配电装置楼室内热环境模拟分析报告.doc

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1、配电装置楼室内热环境模拟分析报告配电装置楼室内热环境模拟分析报告本报告采用CFD手段对配电装置楼室内热环境进行模拟分析，为设计提供一定的依据。1分析软件及计算模型本次模拟采用计算流体力学软件FLUENT6.3，该软件基于非结构化网格的通用CFD求解器，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。本次模拟采用的湍流模型为标准ReynoldsStess模型，在fluent中，ReynoldsStess模型是被精细开发的模型，放弃等方性边

2、界速度假设，使得雷诺平均Navvier-Stokes方程封闭，解决了方程中的雷诺压力问题，还有耗散率的不封闭问题，使用ReynoldsStess模型可以获得更精确的结果。由于散热器和变压器散热量大，表面温度高，辐射换热不可忽略，故本次模拟采用了P1模型，P1模型在处理散射和发射问题时，可以得到较合理的结果。当空气与散热器和变压器进行换热时，因温度变化，空气密度也产生变化，密度变化在重力的作用下会形成自然对流，为此，本项目采用Boussinesq模型。2014/12/711配电装置楼室内热环境模拟分析报告2三维模型电动百叶排风机根据项目设计资料进行建模，为便于软件生成网格，建筑外形经过适

3、当的简化处理，建筑高度按图纸标注，最终模型如图1a~1c所示。散热器间两端未封闭散热器间两端未封闭变压器进风百叶散热器进风百叶电动百叶电动百叶进风百叶变压器变压器散热器间两端未封闭图1a方案一分析模型散热器图1b方案二分析模型散热器图1c方案三分析模型3网格划分2014/12/711配电装置楼室内热环境模拟分析报告根据所建立的三维模型，使用Gambit软件进行网格划分。此过程中考虑了多种网格划分方式，如果网格划分过细，会造成计算速度降低过大，局部网格畸变严重等问题，如果网格划分过大，会造成计算精度下降，在综合考虑网格质量、计算速度、计算精度、建筑体量及建筑物复杂程度的基础上，采用Hex

4、类型的网格及Submap的划分方式，网格长设为0.15m，方案1~3体网格总数分别为257470、257470和282600。网格质量均较高，网格尺寸扭曲率分布情况如图2a~2c所示，图3为方案1的网格截面（其他方案基本相同）。图2a方案一网格尺寸扭曲率分布图2b方案二网格尺寸扭曲率分布2014/12/711配电装置楼室内热环境模拟分析报告图2c方案三网格尺寸扭曲率分布图3方案一网格截面4模拟方案及边界条件本项目位于深圳市，根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012，深圳市夏季室外通风计算温度为31.2℃，夏季平均风速为2.2m/s，最多风向为ESE。本报告共设

5、计了四种不同方案进行了模拟，具体情况如表1所示。表1方案设置房间主变室散热器间条件进风百叶数量（2400x600）进风口压力（Pa）电动排风百叶（1200x1200）出风口压力（Pa）风机风量（m³/h）进风口压力（Pa）出风口压力（Pa）方案一21.020关闭1.50方案二31.030关闭1.50方案三20关闭关闭300000本项目优先考虑自然通风，当自然通风不能满足降温要求时，开启风机进行自然通风，风机位于墙中间，并贴梁设置，因风机需兼顾事故通风，故选用双速风机，平时通风按6次/h，事故通风按12次/h，平时通风量和事故通风量分别为3000m³/h和6000㎥/h。方案一和方案二为

6、自然通风情况，目的是比较百叶面积对主变室室内自然通风的影响。根据经验，2.2m/s的室外风速条件下，建筑前后风压差在1.5~2Pa之间，由于进风口和出风口为防雨百叶，有一定的阻力，故设置方案一和方案二主变室进风口压力设为1.0Pa，出风口为0Pa；方案一和方案二散热器间由于两端未封闭，建筑前后风压差设为1.5Pa。方案三为主变室平时通风，风机开启，风机排风量3000m³/h，主变室进风口压力设为0Pa，电动排风百叶为关闭状态；方案三散热器间建筑前后风压差设为0Pa，即室外无风时的极端情况，此时主要通过自然对流散热。三个方案的进风口温度均设置为31.2℃。2014/12/711配电装置楼

7、室内热环境模拟分析报告变压器和散热器的散热量分别为40KW和240KW，根据变压器和散热器的外形尺寸计算可知其单位面积散热量分别为312W/㎡和2113W/㎡。5模拟结果5.1主变室剖面1剖面3剖面2图4a方案一1.5m高处风速分布云图图4b方案二1.5m高处风速分布云图图4c方案三1.5m高处风速分布云图图4为三个方案1.5m高处风速分布云图。2014/12/711配电装置楼室内热环境模拟分析报告主变室风速基本在1m/s以下，方案一~三1.5