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大空间气流组织数值模拟与优化

周代祥  
【摘要】: 对于工业厂房类的大空间,常规设计方法很难准确分析评估其气流组织。试验研究和数值计算研究是探索气流组织的两种重要方法。试验研究方法周期长、费用多,而数值计算研究方法则不仅周期短、费用少,而且便于进行多方案的比较,由计算得到的速度场、温度场等可以用于气流组织设计。近几年来,随着计算机大容量化和高速度化以及计算流体力学的发展,应用CFD技术模拟预测高大空间建筑空调系统的气流组织以及优化设计方案成为可能。所以数值计算的研究方法得到了越来越多的应用。 本文采用三维定常Navier-Stokes方程组和k ?ε紊流模型,对厂房的气流组织进行了数值模拟。论文通过对比分析厂房实际测定数据与数值模拟结果,验证了CFD方法的可行性与结果的可靠性;为了优化厂房的气流组织,提出了九种不同方案,首先用数值模拟的方法得出气流速度场云图,优选出三种方案,再次通过对这三种方案进行模型试验,测得相应速度场数据,运用气流不均匀系数作评价指标,对结果进行分析与对比,得到最优方案,探索出相应的优化规律。 长期以来,我国大空间气流组织的设计都凭经验进行,在设计规范中尚未提出具体量化的要求。本文实现了大空间气流组织的数值模拟,并通过了试验的方法验证了数值计算的结果,这就为以断面不均匀系数作为评价气流主旨的设计标准提供了可能,可供今后的设计参考。


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