风冷冷水机组群和空调送风管气流组织的数值模拟与优化

摘要

近年来，随着高层高端建筑与大型城市综合体的大量涌现，中央空调系统的布置也变得更为复杂。空调冷热源和空调送风系统是中央空调系统的重要组成部分，它们的合理设计与布置对空调系统的使用效果、室内空气品质和节能有着重要的意义。然而，目前空调冷热源和空调送风系统的设计与布置普遍采用经验的方法，造成空调冷热源与空调送风系统不能很好达到设计要求。
　　本文首先对风冷冷水机组群自然排风情况下设备层内气流组织进行了数值模拟，结果表明风冷冷水机组设备层内的气流分布较紊乱，室外气流不能顺畅地进入设备层，且风冷机组的高温排风出现返混现象，严重地影响着风冷冷水机组的换热性能。
　　其次，针对自然排风情况下风冷冷水机组设备层气流组织的不足，提出采用“有组织排风”的方法改进设备层内的气流组织情况的优化设计方案，并数值模拟了优化方案下风冷冷水机组设备层内气流组织分布，并比较了“有组织排风”优化方案与“自然排风”方案，结果表明优化方案下风冷冷水机组设备层内的气流组织情况有所改善，风冷冷水机组群的高温排风在排风管和排风箱的组织下顺利排到室外，有效地阻止了高温排风的返混，同时，室外的气流也能够顺利地进入设备层内，确保风冷冷水机组能够高效稳定的运行。
　　最后，以办公室标准层全空气空调送风系统为研究对象，对空调送风管和末端的速度、压力和出口流量进行了数值模拟，模拟结果表明办公室标准层变风量全空气空调系统的送风系统设计较合理，送风支管内速度和压力分布较均匀，末端各个风口送风量偏差较小。但通过对各末端设备所负责区域的出口送风量和设计要求的送风量比较分析，发现东西两侧的空调机组在末端设备风阀全开的情况下各区域的送风量均不能满足设计要求。因此，建议空调系统实际运行时，减小送风量偏大区域内末端设备的阀门开度，确保各送风口送风量的均匀性。
　　本文的研究结果对空调系统方案的优化具有重要的指导意义，同时对其它同类大型建筑的空调系统设计具有借鉴意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 风冷冷水机组概述

1．2．1 风冷冷水机组工作原理

1．2．2 风冷式冷凝器工作原理

1．3 计算流体力学在暖通空调领域的应用

1．3．1 计算流体力学在暖通空调中的主要应用领域

1．3．2 计算流体力学在优化暖通空调设计方案中的应用

1．4 国内外研究现状

1．4．1 风冷式冷凝器的研究状况

1．4．2 气流组织数值模拟的研究状况

1．5 研究内容和方法

第二章 风冷机组群气流组织数值模拟理论基础

2．1 流体流动的控制方程

2．1．1 连续性方程

2．1．2 动量守恒方程(N-S方程)

2．1．3 通用控制方程

2．2 湍流流动的数值模拟

2．2．1 湍流的数值模拟方法

2．2．2 湍流模型

2．3 控制方程的离散和求解

2．3．1 离散方法

2．3．2 离散方程组的求解

2．4 FLUENT软件介绍

2．5 小结

第三章 风冷冷水机组群气流组织的数值模拟及优化

3．1 工程概况

3．2 风冷冷水机组群气流组织的数值模拟

3．2．1 风冷冷水机组设备层

3．2．2 物理模型

3．2．3 网格划分

3．2．4 数值模拟边界条件

3．2．5 数值模拟计算结果与分析

3．3 风冷冷水机组群气流组织的优化方案

3．4 优化方案的气流组织数值模拟

3．4．1 物理模型

3．4．2 边界条件的设定

3．4．3 优化方案模型数值模拟计算结果与分析

3．5 本章小结

第四章 空调送风管的数值模拟研究

4．1 空调系统简介

4．2 空调系统送风管的数值模拟

4．2．1 物理模型

4．2．2 网格划分与边界条件

4．3 空调系统送风管数值模拟结果与分析

4．3．1 空调系统送风管速度场与压力场的分析

4．3．2 空调系统送风管末端流量的分析

4．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间论文发表情况)