FLUENT零维计算房间通风冷却简单案例

1 前言

   之前写过一个关于如何用FLUENT计算零维问题的案例，感兴趣的读者可以点击文末的“阅读原文”查看，彼时的案例仅仅考虑了外部环境的负荷以及房间内的设备散热负荷，今天的案例加入了房间通风冷却，但是仅考虑显热部分。

   我们知道，房间通风冷却可以用以下公式计算，Q为空气带走的热量，c为通入空气的比热，m为空气的质量流量，t为房间温度，ts为送风温度。因此，只需要在热源项中加入以下的量即可。

2 模型描述

   建立如下6000mm×6000mm的二维平面房间模型，假设房间内设备散热量800W，送风温度24℃，送风流量1000m3/h，外部环境温度26℃，四周围护结构传热热阻0.2m2·℃/W，计算房间的稳态温度。

   编写房间内部热源的UDF如下，包含了通风带走的热量。

DEFINE_SOURCE(heat,c,t,dS,eqn)
{
 real q=800.; /*房间设备散热800W*/
 real cpa=1002.; /*通风空气比热*/
 real rho=1.2; /*通风空气密度*/
 real Q=1000.; /*通风量1000m3/h*/
 real ts=297.15; /*送风温度24℃*/
 real vol=36.; /*二维房间体积36m3*/
 real source;
 source=(q+cpa*Q/3600*rho*(ts-C_T(c,t)))/vol;
 dS[eqn]=-cpa*Q/3600*rho/vol;
 return source;
}

3 计算结果

   将能量方程打开，其他关闭，能量收敛标准设置为10-11，其他计算相关设置请参考之前的文章，本案例不做描述。

首先我们假设没有通风，此时房间的稳态温度为39℃。

   加入通风冷却后，房间的稳态温度为27.87℃，此时通风带走的热量可以根据上述公式计算得Q=1002×1000÷3600×1.2×(28-24)=1293W，房间设备散热800W，因此外部环境进入房间的热量应该是493W。读取壁面的热功率为495.8W，两者偏差0.6%（正值表示从外部进入计算域）。