第２４卷第１期 制冷与空调 ｖ０１．２４ ＮＯ．１ ２０１０年２月 Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｆｅｂ．２０１０．９７￣９９ 文章编号：１６７１—６６１２（２０１０）０１—０９７—０３ 空调房间两种通风方式的数值模拟研究 张金琳 和法宪 段海峰 方 燕 （１．山东建筑大学热能工程学院 济南 ２５０１ ０１； ２．山东省冶金设计院股份有限公司 莱芜２７１１ ０４； ３．兖矿集团东华地矿建设分公司 邹城２７ ３５００） 【摘要】 针对某空调房问的两种送风方式一单侧侧送回风和两侧侧送回风，建立物理模型和数学模型，并 运用ＣＦＤ软件进行了数值模拟，从而得两种通风方式的二维速度场及温度场，通过比较，结果表 明单侧侧送回风的通风方式较好。 【关键词】 ＳＩＭＰＬＥ算法；数值模拟；速度场；温度场 中图分类号ＴＵ８３４ 文献标识码Ａ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｉｒ．ｃ０ｎｄｉｔｉ０ｎｅｄ ｒｏｏｍ Ｚｈａｎｇ Ｊｉｎｌｉｎ Ｈｅ Ｆａｘｉａｎ Ｄｕａｎ Ｈａｉｆｅｎｇ Ｆａｎｇ Ｙａｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｈｅｒｍａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｃｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ，２５０１０１； ２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｒｕｔｅ，Ｌａｉｗｕ，２７１１０４； ３．Ｙａｎｚｈｏｕ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｕｎｇ Ｗａｈ Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｏｕｃｈｅｎｇ，２７３５００） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ－－ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ ｓｉｄｅ ｂａｃｋ ｔＯ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ａｎｄ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｉｎ ａｎ ａｉｒ—ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ ｒｏｏｍ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ＣＦＤ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｕｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｎｉｌａｔｅｒａｌ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｗａｙ ｂａｃｋ ｔＯ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅＥ ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ＳＩＭＰＬＥ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｆｅｌｄ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｆｅｌｄ ０ 引言 近年来，随着人民生活水平提高，室内空气品质 越来越受到人们的重视。室内空问存在着各种污染 物，这些物质直接关系到室内空气品质，对人体健康 和舒适性有着重要的影响。污染源空间分布、污染物 释放强度、气流组织是影响室内污染物分布的主要因 素，其中气流组织的状况决定着室内空气的温度、相 对湿度和洁净度是否满足工作、生活、生产和科学试 验对内部空气环境的要求，因此空调房间的气流组织 是空调设计的重要内容。有效地组织通风气流对于控 制室内空气污染物水平，改善室内空气品质，实现健 康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义＿ ＩＪ。 （ａ）单侧送回风 作者简介：张金琳（１９８４）， ，在读研究生，主要从事可再生能源的研究。 投稿日期：２００９—１１—０４ ・９８・ 制冷与空调 ２０１０笠 Ｔｏ ｔ＝３０￣Ｃ Ｉ一三一ｌ （ｂ）两侧送回风 图１两种通风方式 本文基于计算流体动力学（ＣＦＤ）的方法【２】， 针对某空调房间的两种送风方式进行数值模拟，模 拟两种送风方式下空调房间内的流场和温度场。如 图１所示，．某空调房间，上部送风，下部回风，回 风口位置分为同侧和异侧。 １ 数值模拟 １．１物理模拟 （ａ）单侧送回风 （ｂ）两侧送回风 图２两种通风方式二维物理模型 如图２所示：房间的尺寸为：房间的尺寸为 ５ｘ４ｍ，送回风口大小都为０．２５ｍ，进口温度是２０￣Ｃ， 风速是２ｍ／ｓ，出口温度是３０￣Ｃ，左边墙壁是恒热流， 热流密度是５０Ｗ／ｍ ，右边墙壁是定壁温，温度是 ３５℃。 １．２数学模型 在引用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设的基础上【 ，数学表达 式可以表示为： 连续性方程：ｄｉｖ（ｐｕ１＝０ 动量方程：Ｖ．（ｐｕ“）＝Ｖ．（ｌｆｇｒａｄｕ）一 （１） ＯＸ ．（ 五 ）＝Ｖ．（ｌｆｇｒａｄｖ）一 一ｐｇ （２） ｏｙ 能量方程：Ｖ．（ｐｕＴ）＝ ｖ（ ｇ ） （３） Ｃｐ 一空气动力粘性系数，ｋｇ／（ｍ・ｓ）； 空气导热系数，ｋＷ／（ｍ．ｓ）； ｃ 一空气定Ｅ，ｔＬ热，ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）。 采用｜ｉ＿￡模型，ＳＩＭＰＬＥ算法，能量方程用 二阶迎风格式。 ２模拟结果与分析 图３单侧送回风室内速度场 图４两侧送回风室内速度场 第２４卷第１期 张金琳，等：空调房间两种通风方式的数值模拟研究 ・９９・ 从图３可以看出，单侧送回风方式，空气从左 边墙壁上靠近顶棚的进风口流入，贴着顶棚流动， 遇到右边墙壁后，收到阻挡，开始向下流动，后又 收到地面阻挡，最终由左边排风口流出，在左边墙 壁常热流的作用下，部分空气沿左边壁向上流动， 在室内形成一个涡流。图４所示的两侧送回风方 式，空气在被送入后，沿顶棚流动遇到右墙壁后， 改变方向，向下流动，由右墙壁的排风口排出，室 内也出现了一个比较规则的椭圆形涡流，但和单侧 送回风相比，涡靠近中下部。相比之下，单侧送回 风通风方式，速度分布较为均匀。 图５单侧送回风室内流线图 叮睢畸叫∞ ∞孵孵 雏％ 图６两侧送回风室内流线图 图５和图６描述了室内的流线，可以看出， 涡流处的流函数值最小，进口和出口处的流函数 最大 Ｊ，也就是说涡流区处的速度变化较小，假 如室内有污染源，污染物会滞留在涡流区的时间 比较长，相比之下，单侧送回风的通风方式更好， 因为单侧送回风的涡在中上部，不在人的呼吸 区，而两侧送回风的通风方式的涡恰好在人的呼 吸区，１．５米左右，对人的健康不利。 ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 图７单侧送回风室内温度分布 ｅ Ｕｒｅ ３口７ ２ ３０６ ２ ３Ｄ５ ２ ３０４ ２ ３Ｄ３ ２ ３０２ ２ ３口１ ２ ３。Ｄ ２ ２９９ ２ ２９８ ２ ２９７ ２ ２９６ ２ ２９５ ２ ２９４ ２ ２９３ ２ 图８两侧送回风室内温度分布 从图７和图８可以看出在相同进出口风速及温 度条件下，两侧送回风的通风方式，房间上半部温 度变化较快，下部温度场均匀。在左边壁常热流及 右边壁的定壁温处，温度梯度很大。 ３结论 本文对单侧侧送回风和两测送回风的通风方 式进行了数值计算，并对计算结果进行了分析，从 而得两种通风方式的二维速度场及温度场分布，并 进行了比较，结果表明在一边墙壁恒热流，对面墙 壁定壁温的条件下，单侧送回风的通风方式较好。 参考文献： ［１】 周怀改．通风对建筑物室内污染物浓度分布的影响［Ｄ】． 重庆：重庆大学，２００７． 【２】 王福军．计算流体动力学分析一ＣＦＤ软件原理与应用 ［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４． 【３］ 陶文铨．数值传热学【Ｍ】．西安：西安交通大学出版社， ２００１． 【４］ 李光正．非定常流函数涡量方程的一种数值解法的研 究［Ｊ１．力学学报，１９９９，３ｌ（１）：１０—２１．
