空调实验房室内空气流场的计算分析
摘要：本文对空调实验室流场进行模拟计算，在此基础上对测试室送风系统进行改良设计，明显改善测试室流场散布。
关键词：流场FLUENT 测试
0 综述
焓差法实验室常常忽略外部流场散布的不均匀性，以至阻碍到测试结果的稳固性和准确性。
而大量流场测试周期长、操作复杂，测试室气流速度通常很小，即便微小扰动对测试结果都有专门大阻碍，而且缺乏对气流方向的预测，即便排除人为因素也很难测出流场真实速度，无益于测试室流场改良。
进行数值模拟将有利于工程检测﹑改良，节省人力、财力和时刻。
运算机数值模拟有助于工程设计的改良。
研究如何形成合理的流场，知足测试室负荷要求，幸免回流短路现象，以达到良好的送风成效，这具有十分重要的理论意义和实际价值。
1 模型简化与计算
为了简化实际问题，便于分析，在成立数学模型前对室内气体的流动先做以下假设:室内气体知足牛顿内摩擦定律，为牛顿流体；室内流
体温度转变不大，密度可视为常数；室内气体的流动形式为稳态紊流；在紊流中心区，忽略能量方程中由于粘性作用而引发的能量耗散；室内空气在房间内壁面上知足无滑移边界条件。
本文计算所选择的求解器是Fluent5/6。
关于在用Fluent软件计算时所采纳的有关数值计算方式，说明如下：压力项、能量项、紊流动能和紊流耗散率项的离散都采纳二阶迎风格式。
二阶迎风格式也确实是一阶导数的具有二级截差的差分格式，它能够克服迎风差分截差比较低的缺点而又能维持它的优势。
压力与速度的藕合关系的处置方式选用SIMPLE算法。
采纳标准k-ε二两方程模型来求解湍流问题时，操纵方程包括质量和方程及k-ε方程。
依照以上假设可成立其数学模型，整场的流动应知足质量和动量方程
(1) 质量方程
（1）
(2) 动量守恒方程
（2）
湍流模型
标准两方程模型[8]（Jones & Launder,1972）
湍流动能k的方程，其一样形式为
（3）
那个地址，为生成项，为耗散项
湍流耗散率ε的方程，一样采纳的形式为
（4）
那个地址为生成项，为耗散项
2 边界条件
本文中的算例包括以下边界条件：
给出入口速度边界，具体值由风机风量及送风管道尺寸计算给定给出出口压力边界，具体值由测试给定
在固体边界上对速度取无滑移边界条件，即在固定边界上流体的速度等于固体表面的速度.
3 数值计算结果及分析
水平面X方向原始模型数值模拟及优化改良数值模拟结果如以下图1～6所示
在图7～8中，能够清楚看到原始数值模拟和优化改良数值模拟在各个水平面上速度的散布及转变情形。
改良模型孔板送风速度散布加倍均匀，送风初始平面上速度散布在～s之间，与原始模型相较有超级明显的改善。
这主若是因为流线形的隔板能更好的改变静压室内的压力散布，从而更好的改变孔板的送风速度散布，这能够从压力场散布图中取得进一步证明，模拟结果和咱们的理论预测有专门好的吻合。
垂直面Z方向原始模型数值模拟及优化改良数值模拟结果如以下图9～10所示
在图9～10中，能够清楚看到原始数值模拟和优化改良数值模拟在垂直面上的速度散布情形。
在这两张图中速度散布对照十分鲜明，流线形隔板模型速度散布更均匀，死角比较少，除工况机周围及一些死角外，流线形隔板模型在那个平面上的速度均在s以上且散布均匀，而原始模型顶部正中部份明显有一个死区。
4 计算结果
本文在原始模型数值模拟的基础上，针对原始模型孔板送风速度不均匀的缺点从头设计一种相对简单有效的流线型模型，通过数值模拟及优化改良得出结论如下：本物理模型的独特的地方在于把入口和出口边界放在了非研究区域的送风管道中，而且第一次用整个流场回路作为数值模拟计算的对象，如此就把入口和出口简化假设对研究区域的阻碍降到最小，或说把简化假设带来的误差引入到非研究区域。
通过扩大模拟范围，来达到净化研究区域的目的.从原始模拟结果来看，孔板送风气流散布不均匀，专门是接近孔板的区域，还存在必然的回流，中间区域流速低，接近于零，双侧流速高，送风口相对一侧墙壁区域周围气流速度最高，中间部份形成两个明显的低速涡流区域。
由于工况机周围负压的阻碍，造成墙壁一侧和地面上方气流速度偏大，测试室中心区域流速偏低。
进一步分析可知，气流初态决定于静压室内压强散布，气流终态决定于工况机周围负压散布，其它区域为二者彼此作用彼此阻碍的过渡区域。
改变气流散布只能从静压室结构和工况机的位置来考虑。
依照原始模拟静压室压力散布不均造成孔板送风不均，作者设计流线型改良模型，经计算主流区域速度散布较原始模型有明显改善。
参考文献
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图1 距板孔400mm平面流场（原始）图2 距板孔800mm平面流场（原始）
图3 距地面1500mm平面流场（原始）图4 距板孔200mm平面流场（改良）
图5 距板孔600mm平面流场（改良）图6 距地面1500mm平面流场（改良）
图7 距门1500mm垂直流场图8 距门1500mm垂直流场（改良方案）。