cfd數(shù)值模擬-某廠房車間案例

CFD數(shù)值模擬—某廠房車間案例——索斯系統(tǒng)送風(fēng)設(shè)計(jì)的經(jīng)典案例以往對中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)氣流組織的理解和室內(nèi)空間速度場、溫度場的設(shè)計(jì)，只停留在經(jīng)驗(yàn)值和獨(dú)立單元射流計(jì)算的高度，而現(xiàn)在有了CFD（ComputationalfluidDynamics）－計(jì)算流體力學(xué)軟件的簡稱，是專門用來進(jìn)行流場分析、流場計(jì)算、流場預(yù)測的軟件。杜肯索斯與知名高校合作，建立了大空間氣流組織實(shí)驗(yàn)室，并使用當(dāng)前流行的CFD計(jì)算程序（GAMBITEXCEEDFLUENT），將先前的經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的迭代能力相結(jié)合（采用1.83GHZ雙核處理器的計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，迭代次數(shù)3000－5000次，數(shù)據(jù)收斂一般需要數(shù)十小時）。通過此軟件的應(yīng)用，可以顯示并分析封閉空間中的流場；在較短的時間內(nèi)能預(yù)測效果，并通過改變各種參數(shù)，使送風(fēng)效果設(shè)計(jì)達(dá)到最佳。同時將此設(shè)計(jì)在大空間氣流組織實(shí)驗(yàn)室中模擬驗(yàn)證。CFD的數(shù)值模擬能使我們更加深刻地理解問題產(chǎn)生的機(jī)理，為實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)所需的人力、物力和時間，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理和規(guī)律的得出起到很好的指導(dǎo)作用。在此，我們對某車間廠房內(nèi)空氣流場的CFD數(shù)值模擬應(yīng)用作一案例介紹，具體如下：案例環(huán)境該工程車間廠房生產(chǎn)精密器件，對工作區(qū)域的風(fēng)速、溫度有相當(dāng)高的要求，同時還要求工作區(qū)外測能形成風(fēng)幕，有效隔離工作臺面兩側(cè)設(shè)備產(chǎn)生的氣味和油污。CFD技術(shù)應(yīng)用:傳統(tǒng)的點(diǎn)式送風(fēng)模式是根本不能實(shí)現(xiàn)這種在整個長達(dá)幾十米的矩形工作臺面上形成均勻的速度、溫度場，并形成如此大的風(fēng)幕。這時，我們選擇采用具有線式及立體面送風(fēng)特點(diǎn)的纖維織物空氣分布系統(tǒng)，同時采用CFD技術(shù)對該設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。該設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于：一、纖維材料滲透率的設(shè)計(jì)二、空氣分布系統(tǒng)射流孔孔徑和孔間距的設(shè)計(jì)三、整個系統(tǒng)風(fēng)量、壓力的匹配性設(shè)計(jì)對該廠房采用CFD模擬主要目的是驗(yàn)證在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，密閉空間的氣流組織情況，速度場、溫度場、密度場、壓力場的分布情況。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)由durkeesox技術(shù)中心完成，分別在5：30、6：30、8：30、3：30四個方向開0.5”孔（詳細(xì)參照CAD圖紙和計(jì)算書）。由于CFD軟件占用系統(tǒng)資源非常大，通常只對設(shè)計(jì)的某一個對稱的立面進(jìn)行計(jì)算模擬，這里僅對系統(tǒng)1＃入口位置立面進(jìn)行模擬?！搱鏊⒚媸疽鈭D：——CFD數(shù)學(xué)模型：——數(shù)學(xué)模型參數(shù)：計(jì)算軟件：FLUENT6.12模型網(wǎng)格數(shù)量：300000網(wǎng)格類型：COOPER湍流模型：Standard（k－e）——設(shè)定參數(shù)：空氣參數(shù)：incompressible－ideal－gas1.29Kg/m3重力加速度：-9.8m/s2材料滲透率：5mm/s墻體熱負(fù)荷：100w/m2熱傳導(dǎo)率：80w/m3空氣分布器尺寸：Φ660mm*40000mm空氣分布器入口風(fēng)速：8m/s風(fēng)量：10000cmh風(fēng)壓：350pa纖維風(fēng)管管壁風(fēng)速：0.2m/s射流孔風(fēng)速：14m/s環(huán)境初始溫度：303k（30℃）送風(fēng)溫度：288k（15℃）——計(jì)算結(jié)果：模型剖面速度場輪廓曲線：該圖形顯示出四個方向射流孔的出風(fēng)情況，射流孔處風(fēng)速雖很大，達(dá)到10米以上（紅色），但氣流在風(fēng)管下方開始迅速沉降、卷吸，整個空間風(fēng)速在工作區(qū)衰減到0.5m/s左右，創(chuàng)建出一個舒適的工作環(huán)境。風(fēng)管正下方工作臺面上有明顯的速度較高氣流形態(tài)，如圖中選擇點(diǎn)0.7m/s（淺藍(lán)色），并形成風(fēng)幕有效隔離了由設(shè)備散發(fā)的熱量和氣味；3：30&8：30的射流孔則將射流送到設(shè)備外側(cè)，再跟隨回流到達(dá)上回風(fēng)口。模型剖面溫度場輪廓曲線：圖形明顯顯示出了風(fēng)管下方的工作區(qū)低溫帶20℃（藍(lán)色）；設(shè)備和墻體由于與外界的熱傳遞顯示為25℃以上（橙、紅色），設(shè)備外側(cè)離風(fēng)口較遠(yuǎn)溫度較高，如圖中選擇點(diǎn)23℃（綠色）；由于設(shè)備外測為檢修通道，只是偶爾有人員通過，所以并不需要修改設(shè)計(jì)為該區(qū)域單獨(dú)送風(fēng)。在大空間氣流組織實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證結(jié)果跟CFD模擬情況完全一致。表明杜肯索斯的設(shè)計(jì)也完全達(dá)到用戶的理想效果?！狢FD技術(shù)的應(yīng)用使風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能在施工以前測試出效果，并通過技術(shù)改進(jìn)達(dá)到最終的預(yù)期效果。通過長期的數(shù)據(jù)積累，可以精確的得出空間氣流組織的形態(tài)，空間的速度場，能從計(jì)算結(jié)果得出空氣分布系統(tǒng)是否能將空氣送至工作區(qū)，達(dá)到其舒適性要求。CFD的應(yīng)用促進(jìn)了設(shè)計(jì)服務(wù)方和顧