1．目的及意义

1.1 选题的目的及意义

随着经济的发展，人们对市内舒适度的要求越来越高，空调成了良好居住办公环境必不可少的条件。室内环境的舒适度与空调气流组织密切相关，会直接影响室内空气的温度、速度、湿度以及人员的舒适度。

空调房间的气流组织,是指确定合适的送(回)风口形式、位置、规格、数量和送(回)风风量、风速、温度等参数。这些量直接影响室内空调效果,是关系着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,是空气调节的一个重要环节,也是工程设计中必须着重考虑的一个重要环节。传统的揭示气流组织分布规律的作法是通过模型实验,得出经验或半经验的公式,然后在这些公式的基础上进行气流组织的计算。由于模型实验不仅耗费人力、物力,而且受模型实验的条件限制,有时难以模拟出复杂的空间流动的全部特征。即使是同样一个空调房间,可能的气流组织方案也会有许多,想通过实验的方法来确定各种方案的优劣显然是不现实的,也是不经济的;随着计算技术的发展和高速计算机的应用,研究合理的房间气流组织的数值计算方法成为进行高性能的房间空调设计的重要方向。

1.2国内外研究现状及应用分析

我国暖通空调制冷行业已有不少专家对CFD的应用研究开展了大量的工作,在民用建筑空调舒适性、置换通风、洁净空调等问题的模拟已取得了一定的成果,主要表现在以下方面:l)通风空调设计方案优化及预测、空调设计方案的数值预测(仿真)、高大空间气流组织、置换通风方式的数值模拟、洁净室气流分布的数值模拟等;2)传热传质设备的CFD分析,如各种换热器、冷却塔的CFD分析;3)射流技术的CFD分析,如空调送风的各种末端设备等;4)冷库库房及制冷设备的CFD分析;5)流体机械及流体元件,如泵、风机等旋转机械内流动的CFD分析,各种阀门的CFD分析等;6)空气品质及建筑热环境的CFD方法评价、预测;7)建筑火灾烟气流流动及防排烟系统的CFD分析;8)锅炉燃烧(油、气、煤)

规律的CFD分析;9)通风除尘领域,如工业通风系统,各种送排风罩的CFD分析,静电除尘器、旋风除尘器、重力沉降室内气粒分离过程的CFD分析;10)城市风(或建筑小区微气候)与建筑物及室内空气品质的相互影响过程的CFD分析;11)管网水力计算的数值方法;

在国外,CheniQgnyan在1988年利用CFD技术对建筑物能耗分析、室内空气流动以及室内空气品质等问题进行了分析和研究;1990年和1991年,Jones和Waters报道了大量利用CFD技术对前庭、机场候机厅、洁净室以及办公室进行分析的实例,香港理工大学周允基在《论计算流体力学在屋宇设备工程之应用》中讨论了应用计算流体力学对室内空气流动的研究,提出了CFD模型中的三个关键元素:(1)湍流模型,(2)有限容积法用于离散化守恒方程,(3)解决速度压力祸合方程的算法。以上的研究表明,随着计算机技术的发展,高级的湍流模拟技术开始应用于工程领域。

在日本,最早是用于建筑热负荷计算方法的开发,而后使用这项技术开发了标准气象参数,并逐步应用到动态热负荷数值模拟中,此后研制了气流数值解析CFD,这些技术在日本均己进入了实用化阶段。在所使用的CFD软件中,广泛地应用了现行的解析手法、数学物理模型,因此体现了CFD软件的通用性。用于实际离散化方法的主要是MAC法和51MPLE法,湍流模型则以标准K-ε模型居多,解析坐标系多采用直角坐标。

空调设计的最终目的是以经济技术合理的系统设计及设备选型实现所要求的室内气候环境(温湿度、气流、污染物质浓度等的分布)。实现对这些环境参数的合理控制。应用计算机技术对流动与传热基本方程进行数值解析,计算流体力学(CFD)便是除模型实验外的可详细解析三次元室内气流的唯一手段。利用CFD技术,可更有效地了解室内气流的构造、分布特征,为合理的系统设计及设备选型提供有益的参考资料。

在传统的室内气流组织设计中,对送风口、回风口以及室内热源等各种因素,往往只能凭个人对物理现象(气流、传热)的理解,凭经验进行单纯的合成(即线性近似)进行设计。但是由于各参数间的相互影响,实际上是呈非线性关系,因此不能单纯地合成。而计算流体力学能较好地处理非线性问题。其中离散化处理(时间、空间的分割)直接与计算机的能力(计算速度、内存容量)相关。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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研究内容 本文首先利用 Fluent 模拟软件模拟某办公室在不同通风方式下，室内流场分布、温度分布及人体热舒适性情况。分析比较不同通风方式对室内热舒适性的影响，得出最佳通风方式。

1. 建立室内空调气流流动模型

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