雙層百葉風口等溫自由射流PIV實驗與數(shù)值模擬

雙層百葉風口等溫自由射流的PIV實驗研究與數(shù)值模擬學生：穆延非導師：蘇新軍副教授

律寶瑩副教授目錄Contents123課題的背景和意義PIV實驗系統(tǒng)和測量方法雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬4總結2課題的背景和意義等溫自由射流理論1.1等溫自由射流理論是室內(nèi)空調(diào)通風氣流組織設計的基礎。

圓形送風口射流示意圖x—由風口為起點，到射流計算斷面的距離(m)；vx—x處射流軸心速度

(m/s)；v0—射流出口速度

(m/s)；a—送風口的紊流系數(shù)；do—送風口直徑或者當量直徑

(m)；主體段規(guī)律3課題的背景和意義課題的內(nèi)容及意義1.2CFD越來越廣泛應用于暖通空調(diào)領域，不過仍存在兩大難點，準確性和可信性。理論基礎薄弱，在應用CFD過程中任意設置求解參數(shù)，將會出現(xiàn)很多問題，不但會在工程上造成災難，還會敗壞CFD名聲。利用粒子圖像測速技術對雙層百葉風口自由射流流場的過渡段進行可視化測量，并對ANSYSCFX在不同的求解格式和湍流模型下的模擬結果做出評價。4PIV實系統(tǒng)和測量方法

實現(xiàn)了無接觸測量，對流場沒有干擾；PIV能對瞬態(tài)流場進行測試；實現(xiàn)了全場測量，可以反映整個流場的流動細節(jié)。5PIV的基本原理2.1PIV實系統(tǒng)和測量方法

PIV系統(tǒng)和送風系統(tǒng)；示蹤粒子粒子（1~2μm）（油煙）；

跨幀時間Δt；

風口風速調(diào)節(jié)（1m/s～6m/s），調(diào)壓器；

流場測試區(qū)域(300mm×300mm）。6實驗臺介紹2.2PIV實系統(tǒng)和測量方法

葉片垂直出流（張角90°）；測試區(qū)域為1000mm，初始段和過渡段；

風口風速為3m/s。7流場初步測試2.3XXXXXXXXXXXXXXXX2PIV實驗系統(tǒng)和測量方法2.3、流場初步測試

沿射流軸線長度范圍為600～900mm的流場，最高風速為2.3m/s。沿射流軸線長度范圍為300～600mm的流場，最高風速為3.086m/s。沿射流軸線長度范圍為0～300mm的流場最高風速為3.318m/s。8PIV實系統(tǒng)和測量方法

9風速（2m/s、3m/s、4m/s）;拍攝區(qū)域為風口處300mm×300mm。葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法

張角90°，最高風速為2.09463m/s張角45°,最高風速為1.83437m/s102m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法

張角45°,最高風速為1.83437m/s張角90°，最高風速為3.31775m/s張角45°，最高風速為2.92604m/s113m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法

張角45°,最高風速為1.83437m/s張角90°，最高風速為4.058m/s張角45°，最高風速為3.73173m/s124m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法

90°張角風口風速比45°張角速度大10%。

原因為，葉片角度由垂直變?yōu)?5°，局部損失過大。13葉片張角為45和90°的流場對比2.4雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

1000mm600mm600mm1000mm進口速度邊界，風速為3m/s風道和葉片為無滑移固體壁面射流邊界為開口邊界，相對壓力為0pa14幾何模型和網(wǎng)格劃分3.1雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

15幾何模型和網(wǎng)格劃分3.1經(jīng)過網(wǎng)格無關解驗證雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

模擬階段特征細節(jié)前處理模擬模式常規(guī)模擬模擬類型穩(wěn)態(tài)模擬流體類型理想流體域類型單一域湍流模型標準零方程模型、標準

k-ε模型和SST模型邊界條件風道入口設為進口邊界，風速分別為3m/s風道、葉片為無滑移固壁邊界大空間為開口邊界求解格式高精度格式、迎風格式時間尺度自動時間尺度收斂標準殘差為1e-4檢測點壓力、速度值16模擬特征3.2雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

17殘差圖和檢測點值3.3雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

183.4高精度求解格式和實驗結果的對比雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

19高精度求解格式和實驗結果的對比3.4雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

203.5迎風求解格式和實驗結果的對比雙層百葉風口等溫自由射流數(shù)值模擬

21迎風求解格式和實驗結果的對比3.4總結和致謝

通過PIV實驗驗證了等溫自由射流理論的軸心風速的衰減規(guī)律。改變雙層百葉葉片的張角可以調(diào)節(jié)風口的風速，45°張角的風口