文档介绍：2005 Fluent 中国用户大会论文集

室内流场与温度场的实验测定及数值模拟

李俊红 2 邹志军 1 罗行 2 黄晨 1
1 上海理工大学城市建设与环境工程学院,上海 200093
2 上海理工大学动力工程学院,上海 200093

摘要:CDF 技术及其商业软件的发展使人们可以用数值模拟的方法预测室内热环境,评价通风效果,改进空调送回
风系统的设计,在提供舒适的室内环境的同时,进一步降低能耗。为了对数值计算结果进行检验,在某室内送回风
气流组织模拟实验室中对空调工况下的气流组织和温度分布进行了实验测定,并采用商业软件 Airpak 对房间内的速
度场、温度场进行了数值模拟。在数值计算中采用 k−ε方程作为紊流模型,以现场实测数据作为边界条件,计算结果
与实测数据吻合较好。结果表明,采用商业软件对空调工况下室内送回风气流组织与温度分布的数值模拟可以获得
较准确的室内流场、温度场及空气年龄的详细数据,从而可以对整个空调通风效果进行全面评价,以改进空调系统
的设计。
关键词:数值模拟通风系统紊流模型

引言
保持一个良好舒适的建筑室内环境,既有利于人体健康,又能提高工作效率,同时,将室内舒适
条件维持在一个适宜的水平上,对降低建筑物能耗也具有重大意义。所以良好的流场及通风条件也
就成了我们首要解决的问题。建筑的通风系统应该能够控制室内的温度、湿度,特别是在一些实验
室、手术室等室内还要求我们控制空气的含尘浓度及细菌数量[1]。但以往人们都是通过一系列的实
验方法现场测量室内空气流动情况,从而判断其通风系统设计的合理性,不仅费时、代价高,而且
效果并不太理想。近年来由于计算机技术的发展及商用计算流体力学软件的普及,暖通空调计算机
模拟技术,尤其是室内环境模拟技术日趋成熟。国内自 20 世纪 80 年代初也已经开始了这方面的研
究[2],而且部分成果已应用于工程实际之中,并达到了预期的效果。数值模拟方法利用其计算的快
速、准确、代价低等特点得到越来越广泛的应用,通过对室内空气流动的数值模拟,可得到建筑空
间各处的流场和温度场的分布,指导通风系统的设计。
本文在上海理工大学城建学院的室内送回风气流组织模拟实验室中对空调工况下的气流组织和
温度分布进行了实验测定,并采用商业软件 AirPak 对室内速度场和温度场进行了数值模拟,数值计
算结果与实测数据吻合较好,全面而又准确地模拟了实验室中的热环境。
1. 测试内容及测试方法
对室内流场和温度场的实验测定在上海理工大学城建学院的室内送回风气流组织模拟实验室中
进行。该房间坐标如图 1 所示,坐标原点设在房间地面的右后角上。房间的尺寸为 ××。
空调系统采用上送下回的送风形式,送风口在靠近房间前方的天花板上,尺寸为 16cm×69cm。在
后墙附近有一个回风口,尺寸为 30cm×30cm。靠近前后墙处各有一散热器。实验中,在房间内共
布置了 9 个速度测点(分别用编号 101 至 109 表示),其中的 7 个点布置在房间中轴线的截面上:在
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图 1 实验房示意图
表 1 速度测点位置
测点编号 101 10