具有耦合传热的置换通风数值模拟及节能分析

【摘要】：置换通风作为一种新型的通风方式,与传统的混合通风相比,在许多方面具有明显的优势,国内外已对它进行了大量的研究,但对耦合传热方面研究的还不是很多。 本论文主要根据我国室外环境条件的特性,用CFD方法对置换通风空调系统进行了以下三方面的研究: 1.稳态耦合传热数值模拟。主要研究了改变热源强度、送风速度、房间高度、围护结构厚度、围护结构材料时对置换通风系统温度场和速度场的影响。研究结果表明:当把围护结构的外表面作为边界时,垂直温度梯度和热力分层高度的变化是热源上升热羽流变化量和内表面上升热羽流变化量的综合作用。 2.动态耦合传热数值模拟。主要研究了不同热惰性指标D时室内对外扰的响应和置换通风负荷的变化。研究结果表明:随着热惰性指标D的增加,外扰被衰减的程度大,延迟的时间长,垂直方向的温度梯度变化减小,热稳定性好,能更好地满足人们的舒适要求;围护结构的热惰性指标D增大,空调机组需处理的房间下区负荷减少,节能效果好;当D增大到一定值时,室内温度和置换通风负荷的变化不再和室外温度波一样是正弦周期性变化,这是内扰和外扰综合作用的结果。 3.对顶排侧回的置换通风系统进行节能分析,并分析了顶排侧回的设置对置换通风系统的影响。结果表明:不论和顶排置换通风、顶回置换通风相比,还是和混合通风相比,顶排侧回置换通风的节能效果都具有优越性。节能的多少与回风口的位置有关,随着回风口位置的升高,气流组织的改变对工作区的影响减小,通风效率变大,热舒适性得到改善,但节冷量减少,这是一个相互制约的关系,需要在实际中权衡。 【关键词】：耦合传热 动态 数值模拟 置换通风 围护结构 顶排侧回设置
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU834
【目录】：

• 1 绪论8-16
• 1.1 空调系统的通风方式8-9
• 1.2 置换通风9-12
• 1.2.1 置换通风的工作原理9
• 1.2.2 评价置换通风的几个参数9-12
• 1.3 课题研究的背景12-15
• 1.3.1 课题的提出背景12-13
• 1.3.2 国内外有关课题的研究现状13-15
• 1.4 课题研究的内容15-16
• 2 耦合传热数值模拟理论介绍16-29
• 2.1 耦合传热概述16
• 2.2 软件介绍16-17
• 2.3 流动与传热问题的数值模拟方法17-27
• 2.3.1 数值模拟方法的分类17-18
• 2.3.2 数学模型的选取18-20
• 2.3.3 控制方程20-22
• 2.3.4 壁面函数法22-24
• 2.3.5 数值求解24-27
• 2.4 辐射模型27-29
• 3 稳态耦合传热数值模拟及结果分析29-38
• 3.1 物理模型的建立29-30
• 3.2 网格的划分30
• 3.3 模拟结果及分析30-37
• 3.3.1 热源强度对温度场和速度场的影响30-32
• 3.3.2 送风速度对温度场和速度场的影响32-34
• 3.3.3 房间高度对温度场和速度场的影响34-35
• 3.3.4 围护结构厚度对温度场和速度场的影响35-36
• 3.3.5 围护结构材料对温度场和速度场的影响36-37
• 3.4 小结37-38
• 4 动态耦合传热数值模拟及结果分析38-49
• 4.1 物理模型的建立及工况说明38-39
• 4.1.1 物理模型的建立38
• 4.1.2 工况说明38-39
• 4.2 计算结果及分析39-48
• 4.2.1 垂直温度分布39-43
• 4.2.2 室内的热稳定性43-46
• 4.2.3 热惰性 D对置换通风负荷的影响46-48
• 4.3 小结48-49
• 5 顶排侧回的置换通风系统的节能分析49-64
• 5.1 系统热平衡能耗分析49-52
• 5.2 数值计算及节能效果比较52-62
• 5.2.1 物理模型52-53
• 5.2.2 数值计算及系统节能效果比较53-56
• 5.2.3 顶排侧回的设置对置换通风系统的影响56-59
• 5.2.4 不考虑室内辐射时顶排侧回的设置对置换通风系统的影响59-62
• 5.3 小结62-64
• 6 结论及建议64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-67

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