大空间空调气流组织的数值模拟与分析

论文摘要

随着人民生活水平的提高和工业生产的发展,高层、大规模、综合性的大空间建筑愈来愈多,使用空调系统的大空间建筑也愈来愈普遍。对于现代的工艺空调车间,不但要满足工艺方面的要求,而且还要营造良好的室内人工环境,空气调节是实现和保障这些工艺条件和人工环境的最佳手段。气流组织是空气调节的一个重要环节,它直接影响室内的空调效果,是关系到房间工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感觉的重要因素,是一切空调工程设计中必须考虑和重视的问题。而送风参数和送回风口高度是影响室内气流组织的重要因素,所以研究不同送风参数和回风口高度对室内气流尤其是工作区气流的影响具有及其重要的意义。本文用数值模拟的方法,对具有大空间车间典型特征的子午胎车间02区进行了模拟分析,首先模拟预测了其温度场和速度场,并通过实测数据与模拟结果的对比分析,验证数值模拟方法对其进行预测分析的可靠性;其次模拟分析了两种最不利工况下车间内的温度场和速度场,证明了空调系统在最不利工况下的可行性;再次,模拟预测了不同送风参数(送风温度、送风速度)、不同回风口位置对车间内地面附近温度场和速度场的影响,并用气流组织评价指标对其不同工况下的空调效果进行评价,评价时根据实际情况,巧妙地把比例系数指标扩展为温度比例系数和速度比例系数来进行评价;最后比较分析其评价结果得出结论和类似的大空间车间的空调设计规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 大空间建筑发展概况
• 1.1.2 大空间车间类建筑的特征
• 1.1.3 大空间气流组织的研究意义
• 1.2 大空间气流组织国内外研究方法及CFD 研究现状
• 1.2.1 大空间气流组织国内外研究方法
• 1.2.2 大空间气流组织国内外CFD 研究现状
• 1.2.3 不足与改进
• 1.3 本课题研究内容和研究方法
• 2 计算流体力学原理分析
• 2.1 物理现象的数学描述
• 2.1.1 控制方程组
• 2.1.2 边界条件的确定
• 2.2 计算方法及求解过程
• 2.2.1 AIRPAK 软件简介
• 2.2.2 网格生成
• 2.2.3 控制方程的处理方法
• 2.2.4 SIMPLE 算法
• 2.2.5 壁面函数法
• 2.2.6 因变量的分布假设及收敛准则
• 2.3 本章小结
• 3 子午胎车间气流组织的数值模拟
• 3.1 前言
• 3.2 子午胎车间简介
• 3.3 子午胎车间设计概况
• 3.3.1 主要设计气象参数
• 3.3.2 车间设计参数
• 3.4 子午胎车间02 区CFD 模拟计算
• 3.4.1 物理模型建立及边界条件确定
• 3.4.2 CFD 模拟相关参数
• 3.4.3 模拟结果与分析
• 3.4.4 模拟结果与实测结果对比分析
• 3.5 本章小结
• 4 两种最不利工况下子午胎车间气流组织模拟
• 4.1 前言
• 4.2 冬季最不利工况下子午胎车间气流组织模拟
• 4.2.1 冬季最不利工况下的边界条件
• 4.2.2 冬季最不利工况下模拟计算时的收敛曲线
• 4.2.3 冬季最不利工况下的数值模拟结果
• 4.2.4 室内气流组织的评价
• 4.3 夏季最不利工况下子午胎车间气流组织模拟
• 4.3.1 夏季最不利工况下的边界条件
• 4.3.2 夏季最不利工况下模拟计算时的收敛曲线
• 4.3.3 夏季最不利工况下子午胎车间气流组织模拟结果
• 4.3.4 室内气流组织的评价
• 4.4 本章小结
• 5 送回风参数对地面附近温度场和速度场的影响
• 5.1 送风参数对地面附近温度场和速度场的影响
• 5.1.1 物理模型及边界条件
• 5.1.2 送风温度对地面附近温度场和速度场的影响
• 5.1.3 送风速度对地面附近温度场和速度场的影响
• 5.1.4 各工况气流组织评价
• 5.2 回风口位置对地面附近温度场和速度场的影响
• 5.2.1 物理模型
• 5.2.2 不同工况模拟结果分析比较
• 5.2.3 不同工况模拟结果的评价分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 问题与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 详细摘要