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高大厂房热风供暖流场温度场数值模拟

作　者: 姚鹏
导　师: 张振伟
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 热风供暖高大厂房数值模拟温度场流场
分类号: TU832
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

热风供暖作为一种新型的供暖方式,它以空气作为热媒,首先将空气加热,然后将热空气送入室内,热风的温度高于室内温度,与室内空气强制对流进行混合,热风所放出的热量补偿房间的热损失,维持室内所要求的温度,从而达到供暖的目的。仿真模拟热风供暖的高大厂房内部的流场温度场,并对模拟结果作出相应分析,对热风供暖系统的设计具有指导意义。本文采用CFD方法,利用计算流体力学软件ANSYS-FLUENT对高大厂房热风供暖的流场与温度场进行模拟,得出厂房内具体的温度与速度分布,通过对模拟结果的分析,证明热风供暖在高大空间建筑中应用的可行性。本文对热风供暖单侧回风厂房内的气流进行了模拟,当送风高度为0.5m时,对厂房空间内主体温度分别达到5℃、10℃、15℃、18℃、20℃时,整个厂房空间的温度与速度分布进行了分析,找出了厂房内温差大及换热不充分的区域,得出了厂房空间内达到各个要求温度时热风供暖所需的时间,提出了在单侧回风热风供暖系统下的最佳供暖时间为504s,即当送风口距离地面0.5m时,此供暖系统供暖经过504s,厂房主体温度达到10℃时,出现温差大与速度梯度大的地方最少,其供暖效果为最佳。通过对送风口高度分别为0.5m、2m、4m时厂房内温度场流场的结果对比,得出在此单侧回风热风供暖系统下,当厂房主体温度达到5℃时,送风高度在0.5m-4m变化时,送风高度为4m时供暖效果最佳。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题来源及意义  10-11
  1.2 CFD简介  11-12
  1.3 CFD技术在国内外的发展现状  12-13
  1.4 主要研究内容与方法  13
  1.5 本章小结  13-14
第2章数值模拟软件Fluent介绍  14-16
  2.1 数值模拟软件Fluent概述  14
  2.2 程序的结构  14
  2.3 Fluent程序可以求解的问题  14-15
  2.4 Fluent程序求解问题的步骤  15
  2.5 本章小结  15-16
第3章湍流流动及数学模型  16-26
  3.1 湍流概述  16-17
    3.1.1 湍流的产生原理  16
    3.1.2 湍流的主要特征  16-17
  3.2 湍流模拟的思想观点  17-18
  3.3 湍流的模拟  18-21
    3.3.1 直接模拟  18
    3.3.2 大涡模拟  18
    3.3.3 雷诺(Reynolds)时均方程  18-21
  3.4 湍流基本模型  21-25
    3.4.1 零方程模型  21-23
    3.4.2 一方程模型  23-24
    3.4.3 k-ε两方程模型  24
    3.4.4 其他模型  24-25
  3.5 本章小结  25-26
第4章数值方法  26-31
  4.1 基本方程  26-28
  4.2 离散方法  28
  4.3 代数方程的求解  28-29
  4.4 压力与速度校正  29
  4.5 SIMPLE算法  29
  4.6 壁面函数法  29-30
  4.7 本章小结  30-31
第5章热风供暖高大厂房内的温度场与流场数值模拟  31-39
  5.1 热风供暖系统设计概述  31-34
    5.1.1 热风供暖系统设计计算  31-32
    5.1.2 热风供暖气流组织方案  32-34
  5.2 高大厂房物理模型及简化  34
  5.3 网格划分  34
  5.4 湍流数学模型的建立  34-36
    5.4.1 湍流模型  34-36
    5.4.2 控制方程的离散  36
  5.5 边界条件的确定  36-38
  5.6 本章小结  38-39
第6章高大厂房热风供暖气流组织的模拟结果与分析  39-77
  6.1 达到焊接车间要求温度5℃时厂房内部温度场流场情况  39-53
    6.1.1 温度场结果分析  39-47
    6.1.2 速度场结果分析  47-53
  6.2 达到机加车间要求温度10℃时厂房内部温度场流场情况  53-59
    6.2.1 温度场结果分析  53-56
    6.2.2 速度场结果分析  56-59
  6.3 厂房内部主体温度达到15℃的温度场流场情况  59-65
    6.3.1 温度场结果分析  59-62
    6.3.2 速度场结果分析  62-65
  6.4 厂房内部主体温度达到18℃的温度场流场情况  65-71
    6.4.1 温度场结果分析  65-68
    6.4.2 速度场结果分析  68-71
  6.5 厂房内部主体温度达到20℃的温度场流场情况  71-76
    6.5.1 温度场结果分析  71-74
    6.5.2 速度场结果分析  74-76
  6.6 本章小结  76-77
第7章不同送风高度厂房内温度场流场情况  77-87
  7.1 送风高度距地面为2m,温度达到5℃时的温度场流场情况  77-82
    7.1.1 温度场结果分析  77-79
    7.1.2 速度场结果分析  79-82
  7.2 送风高度距地面为4m,温度达到5℃时的温度场流场情况  82-86
    7.2.1 温度场结果分析  82-84
    7.2.2 速度场结果分析  84-86
  7.3 本章小结  86-87
第8章结论与展望  87-89
  8.1 结论  87
  8.2 展望  87-89
参考文献  89-92
致谢  92

高大厂房热风供暖流场温度场数值模拟

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