FLUENT空调房间仿真计算
夏天来了,不开空调就要被热死的节奏开始了。在暖通空调专业,CFD是进行房间气流组织设计的一个重要手段。笔者认为,这个领域的CFD应该算是相对简单的了。讲真,空调对于笔者的生活太重要了。今天,我们做一个空调房间的简单案例。 建立如下的三维空调房间,房间尺寸为5m×4m×3m(高),空调为壁挂式,送风口位于前下方,回风口位于上方。建模时,只建立房间空气计算域,空调只建立简化的外轮廓,不建立计算域(挖空)。划分全六面体网格,节点数约为123万。 为了考虑空气的浮力作用,将密度设置为不可压缩理想气体模型(也可以用Boussinesq模型或者温度-密度关系模型),其余物性参数采用默认值。 空调送风口采用速度入口,回风口采用压力出口,空调的循环风量为700m3/h,折算到送风口的法向送风速度为3.43732618m/s,送风温度假定为25℃。实际上空调的送风方向由送风口的导流板确定,对于扫风的情况,可以采用UDF来编写速度边界,本案例假定送风方向通过导流板调整为为送风口的法向。 只考虑房间四周和顶部的热边界,底部地面绝热,假设外部环境温度32℃,对流换热系数为3.344W/m2℃。这里需注意,在建模的时候将壁面考虑为零厚度值,综合传热系数设置在外部。也可以考虑将墙壁也建立计算域,也就是耦合传热;或者采用薄壁模型,设置材料导热系数和壁面厚度(具体如何操作可以查看笔者先前的文章,点击文末“阅读原文”查看)。另外,空调轮廓壁面也按绝热处理。 初始化,稳态求解,采用SIMPLE算法,其余设置采用默认。 先看一下空气的密度分布,房间下部的密度大于上部,特别是送风的密度最大,这就是典型的热轻冷重。 房间的温度分布如下,可以看出房间的温度普遍在27℃左右,顶部的温度稍高,房间垂直方向呈现一定的温度分层。 房间的速度分布如下,送风口顺风方向的速度较高,人在该区域会有明显的吹风感,而且这里的温度较低,舒适感应该很差。而在温度低,速度小的区域是适合人待的,特别是床铺得放在这些区域,不然大夏天的晚上得躲在被窝里睡了。 我们看一下房间的冷负荷,墙壁进入房间的热量约为555W,最终由空调回风带走,再由蒸发器(室内机)降温。本案例忽略了较多的热量,如室内人体散热、电器设备散热等,因此空调的冷负荷还是相对较小的,回风温度约为27.4℃,这也是所谓的室内设计温度。 著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-07-05
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