置换通风式空调房间内速度场和温度场数值模拟
室内气流组织数值模拟与舒适度分析
室内气流组织数值模拟与舒适度分析摘要：分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明，分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。
关键词：室内；气流组织；速度场；温度场；数值模拟；热舒适引言传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的，通过反复迭代检查温度和速度。
最后，找到合理的回风方案和参数。
空调房间内的供气射流大多是多个非等温湍流射流，一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律，射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。
介绍。
这种方法忽略了很多其他因素，如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等，因此必然有一定的误差，在某些情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计，是不合适的。
空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。
主要研究方法是将气流的数值分析与模型相结合。
由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、边界条件和初始条件，所以可以完全反映房间内的气流分布，从而确定气流的最佳方案。
1室内空气流动的有限元数值模拟机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动，直接模拟尚不现实。
在解决实际问题时，需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。
笔者作了以下假设：1）室内空气为低速不可压缩气体，且符合 Boussinesq 假设；2）室内空气流动为准稳态湍流流动；3）忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。
2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟2.1研宄对象本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m（长X宽X高）的长方体建筑模型（如图1所示），风口设在外墙侧。
人员和设备由于不断放出热量，对室内气流分布特性有重要影响，将其视作内热源处理。
内热源模型为0.4 mX1.2 mX 1.3 m（长X宽X高）的长方体。
置换通风室内热舒适性的数值模拟研究
置换通风室内热舒适性的数值模拟研究闵 凯∗(天津商学院制冷与空调工程系)【摘 要】 利用CFD 方法对一间采用置换通风系统的办公室进行了数值模拟，研究了不同送风参数下的室内流场，并用PPD 、PMV 等指标评价了室内的热舒适度。
结果表明，热舒适度受送风参数的影响较大，并且其受温度的影响大于吹风的影响。
最后指出，在送风参数选择合适的情况下，置换通风系统同样能提供良好的热舒适性。
【关键词】 CFD ；置换通风；热舒适性Numerical Simulation of Thermal Comfort in Office with Displacement VentilationMin Kai(Dept. of R&HV AC, Tianjin University of Commerce, Tianjin)【Abstract 】 Numerical simulation of displacement ventilation in a typical office is carried out using computational fluid dynamics. The characteristics of flow field under different supply air conditions were investigated, and the thermal comfort were measured in terms of PPD, PMV , etc. The results show that the thermal comfort is result from supply air property, and is more sensitive to temperature than draught. It was also found that displacement ventilation system with proper supply air property could provide a good thermal environment in room while heat load is low. 【Key words 】 CFD; displacement ventilation; thermal comfort∗闵凯，男，1982年10月出生，在读硕士研究生，研究方向：人工环境控制1 前言室内环境的热舒适性程度是空调设计最重要的指标之一，人体对室内环境的满意度是影响工作效率的重要因素。
办公室置换通风的数值模拟
湍流模 型结合壁 面函数 法对 空调 室 内的湍 流流动进行 描述 ， 用有限客积 法对控制 方程进 行 离 采 散 ， 用 Ａｒａ 件对不 同工况 下 室内温度 场、 利 ｉ ｋ软 Ｐ 速度 场进 行 了模拟 计 算 ， 分析 了送 风 温度 、 送风 速度 、 送风 口位置等 因素对 室 内气流组织的影 响。 关键词 ： 办公 建 筑 ； 置换通 风 ； 数值模 拟 ； 气流组织 中图分类号 ：Ｕ ３ ． 文 献标 志码 ： 文章编 号 ：０ ９— ２ ０ ２ １ ） １— ０ ０— ５ Ｔ ８ １３ Ｂ １０ ３ ３ （０ １ ０ ０ ２ ０
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｈ ｓｃ ｌａ ｄ ｍ ａｈ ｍ ａｉａ ｄ ｌｆｒ ａ ｓ ｅ ｌ ｏ ｓｒ ｃ ： ｅ ｐ ｙ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ｏ ｎ ａ ｓ ｍｂ ｙ ｒｏｍ ｔ ｉｐａ ｅ ｎ ｅ ｉａｉｎ ｃ ｗｉｌｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔｖ ｎｔ ｔｏ ｌ ｌ
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ： Ｏｆ ｃ ｉ ｆ ｅ；Ｄｉｐ ａ ｅ ｅ ｔｖ ｎｔ ａｉｎ；Ｎｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ；Ａｉｆ ｗ ｓ ｌｃ ｍ ｎ ｅ ｉ ｔｏ ｌ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ ｔ ｏ ｒｏ ｌ
置换 通风 因其 更为合理 有效 地通风方 式和在
热舒适性 、 内空气 品质 、 室 节能方 面的优越性 正受 到广泛地研 究和应用 。而 由于我 国设 计及工 程人
风技 术 在 我 国 仍 未 得 到 大 范 围应 用 的局 面¨ 。 因此深人 了解置换通风空调室 内的流场参 数 、 热舒
设 计参 数 为 ： 度 ２ 温 ３℃ ， 相对 湿 度 ６ ％ ； ０ 送风 温
用CFD对空调房间进行数值模拟
二、层高3米房间，置换通风方式（底送风）
2、温度场
Z为0.1米处温度场
Z为1.1米处温度场
Z为1.6米处温度场
y为0.8米处温度场
二、层高3米房间，置换通风方式（底送风）
3、速度场
Y为0.8米处速度场
X方向送风口处速度场
三、层高3米房间，置换通风方式（侧送风）
1、风口布置方式
三、层高3米房间，置换通风方式（侧送风）
设计及优化方法
1、根据实际情况建立几何模型和数学模型；
2、利用PHOENICS程序对模型进行模拟和预测，考察
气流流型以及工作区参数（温度，速度），并进行优化， 直到满足人体舒适要求为止； 3、在上述优化完成后，对两种空调方式进行比较。
设计内容（一） 模型建立
一、几何模型
房间尺寸：6m*3.3m*3m
前言
设计任务 设计方案 设计内容
模型建立
模拟结果与分析
顶部送风
底部送风
结论 体会
侧面送风
设计任务
用CFD方法分别对采用传统送风方式和置换 通风方式的空调房间的气流组织进行模拟和 优化，得到不同情况下的温度场和速度场， 并进行比较。
设计方案
算例选择
选择层高分别为3米和4.5米的两个空调房间进行模拟
2、温度场
Z为0.1米处温度场
Z为1.1米处温度场
Z为1.6米处温度场
x为3.8米处温度场
三、层高3米房间，置换通风方式（侧送风）
3、速度场
x截面送风口处速度场
回风口速度场
z截面送风口处速度场
四、层高3米房间，置换通风方式（侧送风改进）
1、风口布置方式
•增加一个风口 •不等间距布置，两 侧风口靠近壁面
办公室空调房间不同送风速度的数值模拟
［ ｙ ｒ ｓ Ｎｕ ｒ ａ ｉ ｌｔ ｎ Ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌｉ ｙ ａ ｃ Ａｒｌ Ｄｉｒ ｕｉ ； ｎ ｒｙＩｄ ｘ ｒａ Ｋｅｗｏｄ ］ ｍｅｉ ｌ ｍｕａ ｏ ； ｏ ｕ ｉ ａ ＦｕｄＤ ｎｍｉ ｉ ｏ ｃ Ｓ ｉ ａ ｏｌ ； ｆ ｗ ｓ ｉ ｔ ｎ Ｅ ｅｇ ｅ； １ｌ ｔｂ ｏ ｎ ）（
ｆ ｒ ａ ｄ ｖ ｃｔ ｎ ｏ ｔｉ ａｄｙ ｃ ａ ｇ ｄ ｈｅ ｔｍｐ ｒｔｒ ｎ ｒａｅ ｄ ｔ ｅｔｍｐ ｒｔｒ ｒｄｅ ｔｄ ｃ ａｅ ｉ ｅ ｏ ｍ ｄｏ ｉ ａ ｏ ｅ ｐ ｉ ｓｈ ｌ ｈ ｎ ｅ ，ｔ ｅ ｅ ｕ ｅ ｉｃｅ ｓ ａ ｅ ｅ ｕ ｅｇａ ｉｎ ｅ ｒｓ ｓ ｗｈｌ ｔ ｎ ｙ ｔ ｎ ｒ ａ ｓ ｎ ｈ ａ ｅ ｅｈ ｉ －ｕ ｐｙｖ ｌｃｔ ｉ ｄ ｅ ｎ ． ａｒｓ ｐ ｌｅｏ ｉ ￣ｒａ ｉｇ ｙ ｓ ｓ
ｑ ａｉ ｏ ｉｔｋ ｓａ ｉ ｏｔｎ ｐ ｒ ｉ ｈｅａｒｃ ｎ ｉｏ ｉｇｅ ｅ ｔＴ ｅｔｍｐ ｒｔｒ ｆ ｕ ｐｙａｒｈ ｓａｄｒｃ ｌｔ ｎｗｉ ｔｅａｒｌｗ ｕｌ ｙ ｔ ｆ ｔａ ｅ ｎ ｍｐ ｒａ ｔ ａｔｎｔ ｉ －ｏ ｄｔ ｎｎ ｆ ｃ． ｉ ｈ ｅ ｅａｕｅｏ ｓ ｐ ｌ ｉ ａ ｉ ｔ ｅａ ｏ ｅ ｒ ｉ ｈ ｔ ｈ ｉｆ ｏ
文章编号：１７ －６ ２ （０ ８ １０ ００ ６ １６ １ ２ ０ ）０ ．８ ．４
办 公 室 空 调 房 间不 同送 风 速 度 的数 值 模 拟
任 晓利 陈 小砖 袁 东升
焦作 ４４０ ） ５００ （ 南理工 大学 安全科 学与工程 学院 河
【 摘
要 】 气流组织 是控制 、安排空调 区域 内空气流动过程 的技术 ，其优劣 直接影响室 内的空调效果 ，而 室 内气流组织与送风温度 的大小有直接 关系 。以办公室空调房 间为例 ，建立其数学和物 理模 型，用
空调房间室内热环境的三维数值模拟及实验研究
空调房间室内热环境的三维数值模拟及实验研究摘要：本文针对在规划和设计阶段如何正确而详细地预测和评价室内气流组织及温度分布的问题，以一个空调房间作为模拟计算的研究对象。
通过建立相应的数学物理模型，利用CFD模拟计算软件PHOENICS 对空调房间的室内热环境（空气温度、流速）进行了数值模拟，得出了空气温度、流速的分布图，并对模拟房间进行了实验测试，对模拟结果与实测结果进行了分析、比较。
分析结果表明模拟值与实测值的吻合度很好，这表明所建立的模型是正确的，模拟结果是可信的。
关键词：计算流体力学数值模拟 PHOENICS 实验测试数值分析0 引言计算流体动力学简称CFD(Computational Fluid Dynamics)，是随着计算机技术而出现的一门新学科。
它运用流体动力学的基本原理，通过建立数学物理模型，根据提供的合理的边界条件和参数，可以对空调区域内气流的速度场、温度场、压力场等进行模拟计算。
而室内空气的速度场、温度场又是空调房间室内气流组织设计及空调房间室内舒适环境评价的基础。
建筑室内的气流分布和温度分布是体现舒适和卫生的空气环境的主要指标之一。
如果能够在规划和设计阶段即可正确而详细的预测和评价室内气流组织及温度分布，不仅可以实现现代暖通空调系统的优化设计和运行管理，提高室内热舒适性和室内空气品质，而且对系统乃至整个建筑物的节能也具有重要的指导意义。
在国外，CFD数值模拟技术已被广泛应用在工程领域，成为设计上不可缺少的技术手段；而在国内CFD技术的研究和应用也已逐步受到重视。
本文就是利用CFD模拟计算软件PHOENICS，对立柜式空调房间的温度场、速度场进行预测和分析，并通过实验测试加以比较验证。
1. 房间简介模拟计算的空调房间为本学院的一个多媒体会议室，房间大小为11m×7.8m×3.6m，位于学院主体楼一层的北侧，除北墙为外墙外，其余都为内墙，南面两个门朝向走廊，北面有三个窗户，模拟时门、窗都是关闭的。
置换通风空调室内气流分布的数值模拟
室 内温 度 和污 染物 浓度 呈 层状 分 布 ， 底层 为低 温 空气 区 ， 也是 人 的停 留 区 ， 染 物浓 度最 低 ， 污 空气 的品质 最好 ； 部 为 高 温 区 ， 热 和污 染 物 主要 集 顶 余
中在 此 区 内 ， 度 最 高 ， 染 物 的 浓度 也 最 高 。然 温 污
置换 通风 的送 风分 布通 常靠 近地 板 ， 风速 度 送
一
般为 ０ ０ ～０ ３ｍ／ ， 风 的 动 量 很 低 ， ．２ ． ｓ 送 以致 于
对室 内主 导气 流无 任何 实际 的影 响 ， 得送 风气 流 使
与室 内空气 的掺混 量很 小 。送 风 温度 与室 温接 近 ，
而 ， 论在 低温 区还 是 在高 温 区温 度梯 度 和污 染物 无
（ 京交 通大学 ） 北 （ 事交 通学 院 ） 军
摘 要 介绍置换通风 的基本原 理 ， 并利用数值计算 对某会 议室的置换通风进 行模 拟 ， 拟结果 证实运 用 模
Ｃ Ｄ模 拟 置 换 通 风气 流组 织 是 可 行 的 。 Ｆ
关键词 置换通风 数值模拟 气 流组 织 热舒 适
收 稿 日期 ；０ ６Ｏ ．２ ２０ ．１１ 通讯 作 者 ： 曹建 伟 ， ｍａｌ ｕｉｉ ２ ４ １ ３ ｏｍ Ｅ ｌｂ ｓ ａ １ ＠ ６ ．ｏ ： ｎｏ
维普资讯
制冷ຫໍສະໝຸດ 与空调 第 ６卷
浓度 均很小 ， 整个 区 内均 匀平 和 。在 低温 区和高 温
个 洁净 的 空气 湖或 空气 池 。 当遇 到热 源 时 ， 被 它
加 热 ， 自然对 流 的形式 向上慢 慢 升起 。 室 内热 污 以 染 源产生 的 热浊 气 流 由于浮 力 作用 而上 升 ， 并不 断 卷 吸周 围空 气 ， 热 浊气 流上 升 过程 中的卷 吸作 用 在 和 后续新 风 的“ 动” 用 以 及排 风 口的 “ 吸” 推 作 抽 作 用 下 ， 盖 在 地 板 上 方 的新 鲜 空 气 也 缓 慢 向 上 移 覆
气流组织形式对室内空气环境影响的数值模拟
进行 不 同气 流 组织 方 案下 的通 风效果 模 拟．
１ 物 理 和 数 学 模 型
１ １ 物 理模 型 及简 化假 设 ．
图 １ 物理模 型（ Ｄ）
本 文 研 究 办 公 室 内 四种 气 流 组 织 的 物 理 模 型 ： 合 通 风空 调 系统模 型 Ａ（ 混 上送 上 回式 ） 混合 ；
ｅ 流模 型 中的 Ｒ 紊 ＮＧ 模 型 ， 此 之间 不发 生 化 彼 学 反 应 的多 重 组 分 （ ｐ ｃｅ 模 型 ． 间 内各 模 型 Ｓ ｅｉ） 房 的边界 条 件类 型见 表 ２ ．
第 ２期
胡 平 放 等 ： 流组 织 形 式 对 室 内 空 气 环 境 影 响 的数 值 模 拟 气
・２ ９・
表示， 均为 ５次／ ， 风温 度定 为 １ ． ℃ ， 气 的 ｈ送 ４５ 空
在 Ｆ ＵＥ Ｌ ＮＴ 中设定 ：
相 对 湿 度 为 ６ ， 它 边 界 条 件 完 全 一 致 ． 用 ０ 其 采
中图分类号 ： ＴＵ８ ４ ３ ３ ． １ 文献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ；６ ２７ ３ （０ ６ ０ —０ ８０ １ ７—０ ７ ２ Ｏ ）２０ ２— ４
不 同 的 气 流组 织 方 式 会 形成 不 同 的速 度 场 、 温 度场 、 对 湿 度 、 相 洁净 度 或 有 害物 浓 度 场 ， 接 直 影响 通风 空 调 系统 的效果 与 经济 性． 目前 ， 置换 对 通 风 与其 它 通 风 方式 的 全面 比较研 究 较 少 ． 文 本 应用 计算 流 体 力学 方法 ， 以办公 室 内的 实际情 况 ，
东 视 为不 可 压 缩 ； ． 壁 、 花板 和 地 板 的假 设 ． ｄ墙 天 房
部 ） 混 合通 风 空调 系 统模 型 Ｃ（ 送侧 回式 ， ； 侧 回风 口 在 墙 下 部 ） 置 换 通 风空 调 系统 模 型 Ｄ（ １ ． ； 表 ） 气 流组 织形 式 Ｄ 见 图 １ 其 余 三 种 模 型 只 是 风 口 （ 尺 寸 与位 置 有差 别 ） 办公 室及 其设 备模 型 取 自典 ． 型 的 Ｓ ｂ ｉ 换通 风测 试算 例ｕ ． ｅｒ ｃ置 Ｊ
大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析
大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明,分层空调和置换通风是大空间建筑中较好的气流组织方式。
关键词：大空间建筑；气流组织；速度场；温度场；数值模拟引言常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础,通过反复迭代对温度和速度进行校核,最后找到合理的送回风方案和参数。
空调房间的送风射流大多属于多股非等温受限湍流射流,而一般的设计方法是在单股等温湍流送风射流规律的基础上,引入射流受限、射流重合和非等温射流修正系数,这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于高大空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。
对于高大空间空调系统的气流组织设计,目前尚无成熟的理论和实验结论,主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合。
由于气流数值分析涉及室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因此能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于确定最优的气流组织方案。
1大空间气流组织的研究意义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。
在生产过程中必须保证生产工艺所要求的温度、风速、湿度，为生产提供条件，同时也要求提供合适的新风量，保证一定的洁净度和噪声标准，为工作人员提供良好的工作环境。
在各类工艺空调建筑内，空气调节是实现这些人工环境的最佳手段。
在大空间空调中，经过处理的空气由送风口进入，与室内空气进行热湿交换，经过回风口排出。
空气的进入与排出，必然引起室内空气的流动，而不同的空气流动状况有不同的空调效果，合理组织室内空气的流动，使室内空气的温度、湿度、流动速度等能更好地满足工艺要求，符合人们的舒适感觉。
基于CFD的置换通风空调房间数值模拟
第32卷第2期2009年4月辽宁科技大学学报Journal of University of Science and Technology Liaoning Vol.32No.2A pr.,2009基于CFD 的置换通风空调房间数值模拟杨忠国1,2,谢安国1,宋闲慧1,王志涛1(1.辽宁科技大学材料科学与工程学院,辽宁鞍山 114051;2.黑龙江八一农垦大学工程学院,黑龙江大庆 163319)摘 要:以下送风置换通风空调房间为例,采用计算流体力学CFD 软件,运用两方程湍流模型模拟置换通风房间的温度场和污染物浓度场,揭示了置换通风在提高人体的热舒适性、改善室内空气品质、节能等方面的作用。
模拟结果对改善室内空气品质具有指导意义。
关键词:置换通风;空气品质;流场;计算流体力学中图分类号:T U -023 文献标识码:A 文章编号:1674-1048(2009)02-0153-04 随着社会的飞速发展和人们生活水平的不断提高,人们对室内空气品质的要求也越来越高[1]。
大量资料表明,人们80%以上的时间是在室内渡过的[2],很多人都出现了不同程度的 病态建筑综合症 [3],因此,室内空气品质方面的研究近年来日益受到重视[4]。
20世纪70年代全球能源危机后,节能减排越来越受到全世界的关注[5]。
就建筑节能方面而言,空调系统节能是其中的一个重要方面,寻求节能的、健康的、可持续发展的空调方式便成为人们一直努力的目标[6]。
因此,置换通风孕育而生。
置换通风是将新风以低速从房间下部送入室内,以浮升力为动力,使新鲜空气随对流气流向室内上部流动形成热羽流,最终将整个流场分为空气品质接近新风的下部工作区和空气品质接近排风的上部空气污浊区[7]。
这种通风方式与传统的混合通风方式相比较,可使室内工作区具有较高的空气品质、热舒适性和通风效率,并且噪音低,因此适用场合极其广泛[8]。
1 建 模使用CFD 软件进行计算,选用标准k - 两方程湍流模型,控制方程离散采用二阶迎风差分格式,空图1 模拟房间的物理模型Fig.1 Physical model for simulation room 间区域离散选择外节点法划分网格,对压力与速度的耦合采用SIM PLE 算法求解[9]。
置换通风空调房间热舒适性设计——计算流体力学模拟法的应用与分析
验系数法和计算流体力学模拟法。 本文依据计算流 体 力 学 模 拟 法 的步 骤 对 一 典 型 空调 房 间进 行 设 计
计算 ，采 用计 算 流体 力学 软件 对 其效 果进 行模 拟 ，
气 浮 力 作 用 的机 械 通 风 方 式 。 空 气 以低 风 速 （ ． ｓ左右 ） ０２ ｍ／ 、高送 风温 度 （ １℃ ）的状 态送 ≥ ８ 入活 动 区下 部 ， 送风 及 室 内热源 形成 的上升 气 流 在
作者简介 ：姬婉琴 （ ９ ４ ） １ ８ 一 ，女 ，在读硕士研究 生。 收稿 日期 ：２ ０ ．８０ ０ ９０ ７
图 １ 物理模型示意 图
Ｆ ｇ １ Ｓ ｈ ｍ ａ ｉ ｉ ｇ ａ ｏ ｈ ｓｃ ｌ ｏ ｅ ｉ． ｃ ｅ ｔｃｄ ａ ｒ ｍ ｆ ｙ ｉ ａ ｄ ｌ ｐ ｍ
第２ ５卷第 ２期 ２ １ 年 ４月 ０１
制冷 与空调
Ｒｅ ｒｇ ｒ ｔ ｎ ａ ｄＡｉ Ｃｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｒ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｏ ｉ
、 １ ５Ｎｏ２ ，． ． ０ ２
Ａｐ ． ０１ ． ６ ～ １ ２ ｒ２ １１ ０ ６
文章编号：１ ７ ．６ ２ （０ １ ２ １００ ６ １６ １ ２ １ ）０ ．６ ．３
ｍａ ｕ １ ａｔｐｃ ｌ ｉ ｃ ｎ ｉｏ ｉｇｒ ｏ ｗｉ ｉｐａ ｅ ｎ ｅ ｔｌｔ ｎｗａ ｅ ｉｎ ｄａ ｄｓｍｕａｅ ｙ ＣＦ ｔ ｅａｒｔｍｐ ｒｔ ｒ ｎ ａ） ｉａ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ｎ ｏ ｍ ｔ ｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｎｉ ｉ ｓｄ ｓｇ ｅ ｎ ｉ ｌｔｄｂ Ｄ，ｈ ｉ ｅ ｅａｕｅ ）， ｙ ａ－ ｉ ｈ ｖ ａｏ ｎ ｅｏ ｉ ｄｓ ｉｕ ｉｎｉ ｉａｅ ｔ ｉｃ ｕ ｄｓｔ ｆ ｒ ｌ ｍｆ ｒ ｄ ｍａ ． ａ ｄｖ ｌｃｔ ｉ ｒｂ ｔｏ ｄｃ ｔｄｔａ ｏ ｌ ａｉ ｙｔ ｅｔｅｍａ ｏ ｏ ｔ ｅ ｎ ｄ ｙ ｔ ｎ ｈ ｔ ｓ ｈ ｈ ｃ
空调房间气流组织数值模拟和优化
空调房间气流组织数值模拟和优化空调房间气流组织数值模拟和优化摘要：气流组织的形式对装有空调的室内的空气品质有着决定性作用，其直接影响着房间内的温度,气流流动速度,区域温差,区域流速以及空调耗能等方面本文主要研究在一个特定环境内，通过改变其送风口，出风口位置，改变气流组织，从中选中最适合该房间的送风方式。
关键词：气流组织送风方式空调系统送风口出风口射流中图分类号：TB657文献标识码： A1论著1.1 研究的背景和意义据现有调查资料表明，对于一般上班族在室内活动的时间大约为20个小时。
可以看出，室内空气品质的好坏和人们的工作效率，以及健康状况成正比[1]。
随着科技的发达，空调已经不再是过去仅仅提供生产，工作环境需要的工具了，而是成为了调节室内空气质量重要部分。
经研究发现，气流组织的形式对装有空调的室内的空气品质有着决定性作用，其直接影响着房间内的温度,气流流动速度,区域温差,区域流速以及空调耗能等方面[2-3]。
气流组织被空调系统的送风口送入房间里，与房间内的原有气流发生热量交换后，从房间出风口流出[4].我们研究气流组织，就是为了合理的安排室内的气流结构，使室内气流的温度，速度，湿度等方面满足人们的需要[5]。
影响气流组织的因素有很多，包括进风口/送风口的形状和位置，送风气流组织的形式，热源的大小和位置安排，以及房间的几何因素等[6]。
由于影响气流组织的因素有很多，我们现在只能用实验的经验公式来验证[7]。
1.2 国内外的研究成果国内从上世纪四十年代就开始研究此研究气流组织和房间内温度，流速，压力等方面的关系[7]。
在国内方面，20世纪70年代，马文航教授组织并且指导了国内首例专门正对于小空间空调系统气流组织状况，经过多次的试验和比对，获得了一定的研究成果，为以后研究小空间空调系统气流组织研究奠定了一定的基础。
通过文献（1）的研究得出了不同位置的送风口，出风口在相同的送风条件下对空调房间内温度，气流速度的影响。
办公室空调房间不同送风速度的数值模拟
１ 数 值 模 拟 的 物 理模 型
根据 某办 公室 空调房 间的实 际建筑结 构尺 寸 ，对其进 行 了一定 的简 化 ，建 立 了如 图 １所示 的数 值
模 拟物 理模 型．模 型尺 寸为 ５ １ ２ ４ ３ ６ ．６ｍ× ．３ｍ× ． ５ｍ，有 ２个 人在 室 内工 作 ，每人 拥有 １ 文件 ห้องสมุดไป่ตู้ 、 个 １台电脑 、１张办公 桌 ，另 外还 有 ６盏 灯供 室 内照 明． 图 中 方 向是 北 方 ，送 风 口在 北 墙 中 间靠 下 ，
下 ，室 内的温度 场和速 度场 ，并用能 量利 用 系数 指标 对其 空调效 果进行 了评 价．模 拟 结果表
明 ， 增 大 送 风 速 度 时 ，室 内气 流 流 形 变 化 不 大 ， 受 冷 空 气 的 影 响 增 大 ，相 同位 置 速 度 增 大 、
温度 下 降，而 能量利 用 系数 相差 不 大．
０ 引 言
空 调房 间 内合 理 的气流组 织方 式能 有效 消除室 内的热湿 负荷 ，提 高室 内人员 的舒适 度 ，从 而 提高 工 作效 率 ．１７ ９ ４年 ，丹麦 的 Ｎ ｅ ｅ ｉ ｓｎ首次将 Ｃ Ｄ （ ｏ ｕａ ｏ ａ ＦｕｄＤ ｎｍｉ ）用 于 暖通空调 工程 领 ｌ Ｆ Ｃ ｍｐ ｔ ｉ ｌ ｌｉ ｙ ａ ｃ ｔｎ ｓ 域 ，对 通风 房间 内的空气 流 动进 行模 拟 ．之 后 ，Ｃ Ｄ技 术在 暖 通 空调 工 程 中 的研 究 和 应 用 进行 地 如 Ｆ 火如荼 ． 自２ ０世纪 ７ ０年 代末 ８ ０年代 初起 ，国内一些 高校 和研 究机构 开始 Ｃ Ｄ技 术 的应 用研 究 ， Ｆ
ｉ ｅ ｏ ｇ ｔａ ｂ ｓ ｉ ｕ ｌ ｅｏ ｉｙ， Ｔｈ ｅ ｕ ｔｉ ｉａｅ ｈ ｔｔ ｅ ａｒ—ｆｏ ｏ ｍ ｈ ｎ ｅ ｈ ｒ ｌ ｎｄ ｘ ｔ ｅ ｅ ｔａｒｓ ｐｐｙ ｖ ｌ ｃｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎｄｃ ｔ ｓｔ ａ ｈ ｉ ｌ ｗ ｆ ｒ ｃ ａ ｇ ａ ｄ ｙ，ｔ ｅ ｖ ｌｃ ｔ ｈ ｅｏ ｉ ｙ ｉ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ｅ ｒ ａ ｅ ｗｈ ｎ ｔｅ ａｒ—ｓ ｐ ｙ ｖ ｌ ｃｔ ｓｄ ｃ ｅ ｓｎ ｎｃｅ ｓ ｎ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｄ ｃｅ ｓ ｅ ｈ ｉ ｕｐ ｌ ｅ ｏ ｉ ｉ ｅ ｒ ａ ｉｇ． ｙ ’
icu病房空调通风系统数值模拟
摘要在SARS于2002年底暴发这个背景下，目前我国绝大多数医院在进行新建或者改建时，都考虑了如何更加安全、快捷地收留、治愈这类病人。
其中，合理布置通风空调系统起了举足轻重的作用。
然而，对于实际的工程建设来讲，国家尚未颁布针对ICU病房具体的通风空调方案。
目前医院的ICU病房的建设都处于一个相互借鉴，总结完善的时期；而对于ICU病房的理论研究来说，许多研究都只是针对影响ICU病房气流组织的某一因素进行研究，缺乏系统的论证。
因此，笔者认为根据现有相关研究成果，系统探讨ICU病房合理的通风空调方案从而指导设计施工，是非常有现实意义的。
由于室内气流组织受到诸多因素的影响，故揭示其分布规律比较困难。
近年来，随着计算机的发展和应用，数值求解的能力越来越高，为利用流体力学计算室内气流组织创造了良好的条件。
本文利用CFD软件，建立并求解了不同送回风方式、风口数量、风口类型、换气次数以及吊顶高度下的物理及数学模型。
在各种通风空调方案下，对ICU病房内温度场、速度场、浓度场的数值模拟的结果进行分析比较，得出最后的结论。
主要结论有：从舒适性及洁净度来讲，顶送下回系统均要优于侧送下回系统；百叶送风时病房的排污能力要优于孔板送风；较高的换气次数非常有利于排除污染物。
所采用的研究方法，对一般建筑物室内气流组织及通风方式的设计、评估也具有参考价值。
关键词：ICU病房CFD 室内空气品质污染物浓度AbstractBased on the outbreak of SARS at the end of 2002, how to accommodate and cure the corresponding patients more safely and promptly has been taken into great consideration in the construction and reconstruction of most hospitals in China. The air-conditioning and ventilation system plays a crucial role during the process. However, no specific handbook for the air-conditioning and ventilation system concerning the practical construction of Intensive Care Unit has been released. At present, the construction of Intensive Care Units is at the stage of mutual imitation and tentative improvement. As to the academic research of the system, only one or two factors which influence the in door air quality have been studied in many cases. In fact, there is lack of systematic research for a complete system. Therefore, probing into the most reasonable air-conditioning and ventilation system for the Intensive Care Units is of great realistic significance.It was very difficult to determine the air distribution which is affected by lots of factors. In recent years, with the rapid development and application of the computing technology, the power of numerical simulation has been becoming much stronger, which makes the air distribution simulation with hydrodynamics available. This thesis established and solved physical and mathematical models based on various air supply and return pattern, diffuser number, diffuser types, air change per hour and ceiling height by using CFD software.In order to determine a better indoor air distribution and corresponding design parameters, to guide the air distribution design and to meet the needs of the comfort and cleanness level, this thesis studied the numerical simulation results of the temperature fields, the velocity fields and the concentration fields of Intensive Care Units which were equipped with different systems. The main conclusions are: based on the analysis of comfort level and cleanness, the up supply low return system is better than the side supply low return system; higher ACH will show better performance in contaminant elimination.The research method adopted in this thesis can also be used as reference for the design and evaluation of the air distribution and ventilation pattern in common buildings. Keywords: Intensive Care Unit CFD Indoor air qualityContaminant concentration独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
分层空调与置换通风模式数值模拟研究
分层空调与置换通风模式数值模拟
研究
近年来，空调的使用越来越广泛，成为居民和商业场所的必需品。
其中，分层空调和置换通风模式都是较为先进的空调技术。
本文通过数值模拟的方式，对这两种空调模式进行研究。
一、分层空调
分层空调是指在一个房间中，按照不同高度设置空气出口和进口，使空气循环起来，达到不同高度的温度差异最小化的效果。
这种空调技术能够提供更加舒适和健康的空气环境，且节能效果也很明显。
通过数值模拟，可以对分层空调技术进行模拟和分析。
例如，可以对不同的出口形式和位置进行模拟，通过对流场的分析，可以得到最适合的出口设计。
此外，还可以研究不同的送风温度和风量对空气质量和能耗的影响。
二、置换通风模式
置换通风模式是指在空气质量低于预定条件时，将室内空气全部排出，并通过预设的位置将新鲜空气送入室内。
这种空调技术能够有效改善空气质量，减少室内有毒有害物质积聚，被广泛应用于病房、实验室等场所。
通过数值模拟，可以研究置换通风模式中的新风量、送风速度、送风位置等参数对空气质量和室内舒适度的影响。
模拟研究能够提供精准的参考数据，指导实际置换通风模式的应用。
总的来说，数值模拟在空调技术研究中发挥着重要的作用，能够在减少实验成本的前提下，模拟和分析各种空调技术的特点和优劣。
未来，数值模拟技术将越来越成熟，为空调技术的研究提供高效和便捷的手段。
分层空调与置换通风的数值模拟及比较
分层空调与置换通风的数值模拟及比较摘要:随着现代生活水平的提高，人们除了对电影或文艺演出等舞台艺术的质量要求提高外，对观赏环境也提出了很高要求。
在剧场中，观众席是整个建筑的核心部分，也是空调作用的重点。
而观众席的气流组织处理，是实现人工环境要求的最主要手段。
因此，将研究重点放在剧场观众席的气流组织上。
本文选取一个剧场的简化模型，分别采用混合通风及置换通风两种通风方式。
在混和通风中采用了侧送下回的气流组织形式，置换通风中采用两种气流组织形式，使用商业软件Airpak，通过数值模拟的方法，分析研究了建筑物内的气流组织、热舒适性。
并对结果进行分析。
模拟结果较为直观的展示了不同通风方式对室内气流组织的影响。
本课题所采用的气流组织形式，是目前高大空间建筑较有代表性的几种，通过模拟的结果，可以对工程设计起到一定的借鉴作用。
关键词剧场；数值模拟；气流组热；热舒适性1.剧场空调负荷的研究在高大建筑的空调中，从高度上划分成空调区和非空调区的空调设计方法称为分层空调设计。
采用分层空调方法计算影剧院等高大空间的空调负荷可以有效地节约能耗。
分层空调的负荷由两部分组成，即空调区本身的冷负荷和非空调区冷负荷转入空调区的部分。
在满足使用要求的前提下，空调区的高度越低则空调负荷越小。
其具体计算方法多种多样，工程中使用较多的做法可以归纳为以下几种：（1）经验系数法。
这是目前各国实际工程设计最为普遍采用的做法。
我国有关技术措施[1]规定：高大空间采用分层空调时，可按全室空调逐时冷负荷的综合最大值乘以经验系数作为房间冷负荷，经验系数为0.5～0.85。
1976年美国Dean和1978年Beier及Gorton提出分层空调算法并应用于实际，采用上部非空调区得热的60％转移到空调区内与下部空调区的全部得热构成空调总负荷，还有美国设计者将上部非空调区屋顶和侧墙得热的30％和上部照明发热量的50％计入空调总负荷的方法[2]。
经验系数法较为简便，但作为经验值，比较粗糙，准确性较低。
置换式诱导器系统空调房间气流组织的数值模拟
置换式诱导器系统空调房间气流组织的数值模拟蒋绿林;董应伟;周其【摘要】The physical and mathematical models for an assembly room with displacement idu ventilation system were established. Based on the computational fluid dynamics and heat transfer theory, numerical simulation was made for indoor airflow with the software CFD using the k-ε turbulent model combined with the standard wall function method. The temperature field and velocity field under different working conditions were obtained. This paper analyzed the indoor airflow under different temperature of air supply, and drew the conclusion that displacement idu ventilation system not only saves energy but also provides comfortable thermal environment compared with tranditional displacement ventilation system.%针对一个采用置换式诱导器系统的典型办公室,建立了物理模型及数学模型.利用FLUENT软件,以计算流体力学与传热学为基础,采用κ-ε湍流模型结合壁面函数法对室内的气流组织进行了模拟计算,得到了不同工况下的室内温度场、速度场,并分析了不同的送风温度对室内气流组织的影响,得出了置换式诱导器系统可以在比传统置换通风系统节能基础上提供更良好的热舒适环境的结论.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(024)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】诱导式置换通风;气流组织;热舒适性;节能;数值模拟【作者】蒋绿林;董应伟;周其【作者单位】常州大学石油工程学院,江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016;常州大学石油工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TU023置换通风始于北欧，它最早是用来解决工业厂房室内的污染物控制问题，随着民用建筑室内空气品质问题的日益突出，置换通风因其更为合理有效的通风方式在热舒适性、室内空气品质、节能方面的优越性正受到广泛地研究和应用[1-2]。
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连续性 方程 ：
０ ｕ 动量方程 ： ｄ 面 。 Ｏ ｙ。Ｏ ｚ一
我们的重要 目标 。要做到这一 点 ， 就需要 了解空调 房间 内速 度场 置换通风式空调 房间 内速度场 的分布和温度场的分布 ， 结果表 明：
ｐ
［ 等＋ ＋ 詈 ＋ 面 詈 】 ＝ 一 ＋ （ ， ｒ 三 一 ｐ ） ＋ （ ． ｒ 一 ｐ ） ＋ 啬 （ ｒ 三 一 ｐ Ｕ — ｔ Ｗ ｔ ） 。
ｐ
［ ＋ 瓦 ＋ 等 ＋ 面 】 ＝ 一 老 ＋ （ 三 一 ｐ ） ＋ （ ｍ — ｐ ） ＋ Ｌ ａ （ ｒ 三 一 ｐ Ｗ — Ｐ Ｗ Ｉ ） 。
Ｋ方 程 ：
ＤＫ
＝
［ （ ＋ ｒ ａ ｋ １ Ｏ ｘ ］ ＋ ［ （ ＋ ａ ｒ ｋ Ｊ １ Ｏ ｙ ］ ＋ 去 １） 东、 西、 北、 上、 下墙均为 内墙 ， 其边 界条件均 为第 一类 边界 条件 ， 墙体温 度 为 ３ ２ ． ８ ｏ Ｃ。南 墙 为 外 墙 ， 向 阳面 ， 墙 体 温 度 为 ［ （ ＋ ） 一
Ｄｅ ＝
３ ） 在入 口处送 风射 流参数 均匀 ， 室 内空气物性为定值。
４ ） 空调送风温度 为 ２ ４℃ ， 送风速度为 ２ ｍ ／ ｓ 。
Ｇ Ａ ＭＢ Ｉ Ｔ几何结构模型及网格图 ：
Ｄｏｍａ ｉ ｎ Ｅｘ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ：
—
由于 一 模型中脉动特征 速度 和特 征长 度是通过解相应 的
流 的速 度和 温度分布及换热规律 ， 并 利用 Ｃ Ｆ Ｄ软件 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ对模型进行具体 的计算 ， 得出了一些有益的结论 。
关键词 ： Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ软件 ， 置换式通风 ， 温度场 ， 速度场 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
随着社会各 方 面的发 展 ， 人 民的生活 水平提 高 了， 空调 系统 置换通风具有 良好的节能效果。
３ ． ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ ｅ＋ｏ ０ ０
Ｙ— ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ： ｍ ｉ ｎ（ ｍ）＝０ ． ０ ０ ０ ０ ０ ０ ｅ ＋０ ０ ０ ，ｍ ｘ （ ａ ｍ） ＝
３ ． ０ ｏ Ｏ ０ ｏ ０ ｅ＋Ｏ ０ ０
１ ． ２
物 理 模 型
在本文 中所使 用的物理模型为 一个长 ３ ｍ， 宽３ ｍ， 高２ ． ５ ｍ
的空调房间 ， 送 风方 式 为 下 送 Ｅ回。 其 几何 示 意 图 如 图 １所 示 。
ｚ —ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ： ｍ ｉ ｎ（ ｍ）＝０ ． ０ ０ ０ ０ ０ ０ ｅ＋０ ０ ０，ｍ ｘ （ ａ ｍ） ＝
２． ５ ０ ０ ０ ００ ｅ ＋０ ０ｏ Ｖｏ ｌ ｕｍｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ：
ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ： ａ ｒ ｉ ｎ（ ｍ）＝ 一７ ． ６ ５ ３ ７ ９ ０ ｅ一０ １ ８ ，ｍ ａ ｘ（ ｍ）＝
微分方程求得 ， 因而 一 模 型在 一定 程度上考虑 了流 动场中各点 的湍能传递和流动 的历史作用。本论文采用 Ｊ ｉ ｝ 一 ８两方程模型。
Ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ：
ｍｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ａ（ ｍ ２ ） ： ２ ． ４ ９ ９ ９ ９ ５ ｅ一 ０ ０ ３
ｐ
【 鲁 ＋ 嚷＋ 嚣 ＋ 面 署 ］ ＝ 一 等 ＋ （ ｒ 弓 一 ｐ ） ＋ （ ｒ 一 ｐ ） ＋ 啬 （ 一 ｐ ） 。
风 口， 尺寸也为 ０ ． ５× ０ ． ２ ５ （ 长 ×高 ） ， 距 离顶板 ０ ． ２ ｍ， 距 离西墙 ０ ． ２ ｍ。对模型进行如下简化假设 ：
・
第３ ９卷 第 １ ８期 １ ０ ０・ ２ ０ １ ３年 ６ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ Ｕ ＲＥ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ． １ ８
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ — ０ １ ０ ０ — ０ ２
置 换 通 风 式 空 调 房 问 内 速 度 场 和 温 度 场 数 值 模 拟
宋 智 军
（ 大同市规划设计院 ， 山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ６ ）
摘
要： 应用计算流体 力学 的理论和方法模拟 了三维空调房 间的空气 的湍流流动 ， 研究强迫 对流作 用下的置换通风式空调 室内气
ｍｉ ｎ ｉ ｍｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ（ ｍ３）：１ ． ２ ４ ９ ９ ９ ６ ｅ一０ ０ ４ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ（ ｍ３）：１ ． ２ ５ ０ ０ １ ４ ｅ一０ ０ ４
ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ（ ｍ ３ ） ： ２ ． ２ ５ ０ ０ ０ ０ ｅ＋ ０ ０ １
３ ８ ． ８℃ 。
ｓ方 程 ：
２ ） 室 内无热源 。
啬［ （ ＋ ｒ ａ ， Ｊ １ Ｏ ｘ ］ ＋专 ［ （ ＋ ｒ ａ ． Ｊ １ 丝 Ｏ ｙ ］ ＋ ａ ｚ ［ （ ＋ ｒ ａ ， １ Ｊ 韭 ａ ｚ ］ ＋ ｓ－ Ｃ Ｐ — ｃ ２ 素 ） 。
也越来越多地被应用在现代建筑中。时下出现的气候问题 ， 使得 １ 研 究过 程 政府倡导我们要努力做到绿色、 环保、 节约 ， 所以， 我们应在拥有 １ ． １ 数 学模 型
一
个健康 、 舒适 环境的前提下 ， 尽 可能地降低 能源消耗 ， 这成 为 了
的分布 和温度 场 的分 布 。本 次研 究是 利用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ软件模 拟 了