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空调房间气流组织的数值计算与模拟

作　者: 梅启元
导　师: 戴有为
学　校: 南京理工大学
专　业: 流体力学
关键词: 湍流模型 SIMPLE方法壁面函数气流组织数值模拟
分类号: O368
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本文以侧面送(回)风的气流场作为数值计算的基本模型，应用计算流体力学的理论和方法模拟建筑物室内通风空调气流的湍流流动。在对数学模型及物理模型进行理论分析的基础上，对考虑浮升力的室内气流组织，运用K-ε占模型与SIMPLE方法对室内气流组织进行了二维数值模拟，边界条件采用了K-ε模型结合壁面函数的方法进行了处理。同时对方程离散、方程组的耦联求解以及SIMPLE算法等数值计算以及湍流及其模型等问题进行了论述。最后，本文对数值计算结果进行了分析和比较。通过分析和比较，证实了利用K-ε湍流模型对非等温的房间的气流组织进行数值计算是可靠的，本文所采用的边界条件的处理方法是成功的，提出了改善房间气流组织的建议，从而为空调房间气流的研究和优化设计提供了一种重要的方法。

全文目录

1 绪论  11-18
  1．1 引言  11
  1．2 CFD简介  11-12
  1．3 在HVAC领域中的应用  12-13
  1．4 CFD在国内外的应用现状  13-15
  1．5 CFD应用的动向和发展前景  15-16
  1．6 本文的主要工作简介  16-18
2 气流组织  18-25
  2．1 气流组织的基本形式  19-20
  2．2 气流组织的任务  20-21
  2．3 侧面送风  21
  2．4 平面射流的资料和理论分析  21-22
  2．5 气流分布性能的评价  22-25
    2．5．1 不均匀系数  22-23
    2．5．2 能量利用系数  23
    2．5．3 空气分布特性指标  23-25
3 湍流流动及其数学模型  25-36
  3．1 湍流概述  25-26
  3．2 湍流模拟的思想观点  26-27
  3．3 湍流的模拟方法  27-30
    3．3．1 直接模拟  27
    3．3．2 大涡模拟  27
    3．3．3 Reynolds（雷诺）时均方程方法  27-30
  3．4 湍流基本模型  30-36
    3．4．1 零方程模型  31-33
    3．4．2 一方程模型  33-34
    3．4．3 K-ε两方程模型  34
    3．4．4 其它模型  34-36
      3．4．4．1 雷诺应力输运方程模型（RSM）  35
      3．4．4．2 代数应力模型（ASM）  35-36
4 数值方法  36-49
  4．1 基本方程  36-38
  4．2 离散方法和差分方程  38-41
    4．2．1 离散方法  38-39
    4．2．2 差分方程  39-41
  4．3 代数方程的求解和SIMPLE算法  41-49
    4．3．1 代数方程的求解  41-42
    4．3．2 松弛与欠松弛  42
    4．3．3 交错网格  42-44
    4．3．4 压力修正方程  44-46
    4．3．5 SIMPLE算法  46-47
    4．3．6 壁面函数法  47-49
5 侧送气流组织的数值模拟  49-64
  5．1 模拟对象  49-50
  5．2 模拟过程  50-55
    5．2．1 数值计算方法  50-51
    5．2．2 边界条件的处理  51-52
    5．2．3 程序框图  52
    5．2．4 关于计算中的几点说明  52-55
  5．3 数值模拟的结果  55-64
    5．3．1 典型的同侧上送下回式空调系统的计算结果  55-57
      5．3．1．1 速度场和温度场  55-56
      5．3．1．2 湍流量  56-57
    5．3．2 影响空调效果的因素  57-64
      5．3．2．1 送风口位置对空调效果的影响  57-60
      5．3．2．2 入口风速的影响  60
      5．3．2．3 风口高度的影响  60-61
      5．3．2．4 热源对室内流场和温度场的影响  61-62
      5．3．2．5 入口湍流参数对室内空气分布的影响  62-64
6 结束语  64-66
  6．1 主要结论  64-65
  6．2 问题与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-72
附录  72-79
  附录A 典型工况时的计算结果  72-73
  附录B 送风口离顶棚距离变化时的计算结果  73-75
  附录C 入口风速变化时的计算结果  75-77
  附录D 送风口高度变化时的计算结果  77-79
  附录E 程序框图  79

空调房间气流组织的数值计算与模拟

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