一个风冷机安装问题模拟讨论

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1 前言

    本案例来自如下的实际工程应用，某施工单位在安装一台风冷机时，将出风口紧挨着一个障碍物。由于出风口是射流气流，有障碍物会增加阻力，从而造成风量减小，影响换热效果。今天，我们沿用很早以前的一个二维封闭房间内鼓风机模拟的案例（感兴趣的读者可以点击文末的“阅读原文”查看相关内容），来对这个问题进行简单的探讨。

2 建模与网格

    我们在鼓风机的出口附近（距离H）增加一个零厚度的壁面作为障碍物，该障碍物的顶部正好处于风机的中心高度。这里，我们再增加一种情况，在鼓风机入口处附近（距离H）增加障碍物，来看以下在相同的障碍距离下对鼓风机出风量的影响。划分四边形结构网格，节点数54998。

3 边界与求解设置

    边界与求解设置参考原文案例，本文不再描述。

4 计算结果

    我们先回顾一下，没有障碍物的情况，风机附近的速度场分布如下，可以看出，出口 射流有相当一段距离，而入口的速度变化却非常快，距离很短。风机的风速（风量）为24.425m/s。

    当障碍物在出风口下游时的速度场分布如下，此时出口气流在障碍物的影响下向上拐，由于阻力作用，风机的平均速度为22.15m/s，相比没有障碍物的情况，风量减小了9.3%。

    当障碍物在入风口上游时的速度场分布如下，相比没有障碍物的情况，速度场没有太大的变化，此时的平均风速为23.611m/s，风量减小了3.3%。

    从上面可以看出，障碍物处在出风口下游对风量的影响显著大于障碍物在入风口上游的情况。而且可以判断障碍物距离风机越近，影响会越大，距离足够远时可以忽略影响。因此，风冷机的要求是安装在通风处，前后不得有影响通风的障碍物。如果受限于场地，不得不有障碍物，也不要把出风口对着障碍物，反而可以考虑放在入风口上游。