印刷车间高大厂房气流组织CFD优化研究

论文摘要

本文将CFD技术应用到印刷车间气流组织的优化设计中,对室内气流组织进行预测以及对各种参数进行分析评价,从而选择既能保障工艺需要、满足人体舒适性,同时又能创造良好室内空气品质和节能的气流组织形式。本文根据印刷车间的特殊性,即属于高大空间,印刷机体积和高度很大,且散热量占室内冷负荷的80%以上,并要求进入工作区的风速不得超过0.2m/s,经过对几种送风方案的分析比较,最终选择侧送侧回的送风方式。针对印刷车间气流组织设计的特点,使用商业软件Fluent,在简化模型的基础上,采用标准κ-ε模型,分析印刷厂类高大空间建筑在侧送侧回送风方式下的空气流动现象,并得到不同送风参数下的室内空间的温度场、速度场分布。利用常用的气流组织评价指标不均匀系数和能量利用系数,对不同送风参数下的气流组织进行评价,并选择最佳的工况作为工程设计的送风参数。本文以西安某报社印刷车间空调系统设计为例,首先对空调系统的设计方案进行了比较选择,确定送风方案之后,利用Fluent软件,对该送风方式下的不同送风参数进行模拟分析,得出以下结论:1、通过对置换通风、分层空调、竖壁贴附射流、侧送侧回四种送风形式的分析比较,认为侧送侧回送风方式适合于印刷车间的空调系统设计。2、通过对侧送侧回送风方式下不同送风参数的气流组织进行数值模拟和分析,结果表明采用侧送侧回的送风方式在设计送风温度下都能满足室内温度的要求;送风速度、送风角度的改变对室内速度场有影响,而回风口位置的改变则对速度场的影响很小。3、通过对不同送风参数的温度场和速度场的分析比较,认为工况7是适合该印刷车间的最合理的送风参数,即百叶风口送风速度和角度分别为4.5m/s、0度,旋流风口的送风速度和角度分别为4m/s、45度,两排回风口距地面的距离分别为1m、4m。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的提出
• 1.2 印刷车间高大空间建筑及其空调系统的特征
• 1.2.1 大空间建筑的特征
• 1.2.2 印刷车间高大空间建筑的特征
• 1.2.3 印刷车间类高大空间建筑存在的问题
• 1.3 国内大空间建筑室内热环境研究状况
• 1.4 高大空间气流组织的研究
• 1.5 本课题的研究对象和主要工作
• 2 CFD理论基础以及Fluent软件介绍
• 2.1 CFD的理论基础知识
• 2.1.1 Reynolds（雷诺）时均方程
• 2.1.2 κ-ε两方程模型
• 2.2 CFD数值解法
• 2.2.1 离散化
• 2.2.2 流场数值计算的SIMPLE算法
• 2.3 FLUENT软件基本介绍
• 2.3.1 FLUENT概述
• 2.3.2 FLUENT求解步骤
• 3 气流组织评价指标
• 3.1 常用气流组织评价指标
• 3.1.1 气流组织均匀性评价
• 3.1.2 吹风感和空气分布特性指标（ADPI）
• 3.1.3 能量利用系数及换气效率
• 3.2 污染物排除有效性的描述参数
• 3.2.1 污染物含量和排空时间
• 3.2.2 排污效率
• 3.2.3 污染物年龄
• 3.2.4 污染物可及性
• 3.3 印刷车间气流组织形式评价指标的选择
• 4 设计方案的提出与选取
• 4.1 空调设计方案的提出
• 4.1.1 置换通风形式
• 4.1.2 分层空调形式
• 4.1.3 竖壁贴附射流形式
• 4.1.4 侧送侧回形式
• 4.2 印刷车间空调设计方案的选择
• 4.2.1 印刷车间送风形式的确定
• 4.2.2 风口型式的确定
• 4.2.3 送回风口位置的布置
• 4.3 本章小结
• 5 印刷车间高大厂房气流组织CFD模拟
• 5.1 工程概况
• 5.2 CFD模拟的内容及目的
• 5.3 物理模型的建立
• 5.4 FLUENT计算参数设置
• 5.4.1 网格的划分
• 5.4.2 紊流模型的选择及方程的离散
• 5.4.3 收敛标准的确定
• 5.5 CFD模拟的内容及模拟结果
• 5.5.1 送风速度对车间气流分布的影响
• 5.5.2 送风角度对车间气流分布的影响
• 5.5.3 风口高度对车间气流分布的影响
• 5.5.4 综合因素对车间气流分布的影响
• 5.6 报社印刷厂送风方案的确定
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献