CFD技术对室内热环境的数值模拟

2012年第23期内蒙古石油化工121CFD技术对室内热环境的数值模拟汪晓华1,李超2（1.内蒙古轻化工业设计院有限责任公司；2.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古呼和浩特010000）摘要：采用CFD技术中的Flue nt软件对某建筑物室内冬季采暖热环境进行了数值模拟，通过对不同热源温度下，室内不同高度处温度场的分析，提出了满足规范要求和人体舒适度要求的热源温度。为相关系统的采暖设计提供了参考。关键词:CFD; Flue nt;热环境；数值模拟中图分类号：TU831.2文献标识码：A文章编号：1006 7981（ 2012） 23 0121 032012年第23期内蒙古石油化工1212012年第23期内蒙古石油化工121现代人们的工作压力越来越大，室内的工作时间也越来越长。因此舒适的室内热环境，对工作人员 的身体健康和工作效率有很大的影响。同时,适宜的室内温度也是建筑节能考虑的重要因素。在传统的 暖通空调设计与分析方法已不能满足现代建筑的要 求的情况下，采用CFD技术进行暖通空调的辅助设 计、相关节能分析及系统的优化运行越来越受到研 究人员的青睐1。江向阳円利用CFD仿真软件对广 东地区某一使用风机盘管的夏季空调建筑室内温度 场、速度场进行模拟仿真，得出了夏季空调情况下该 建筑的室内温度场和气流组织分布，结果分析表明，其室内平均温度及送风温差满足公共建筑节能设计标准。李司秀等3使用了 CFD软件对某体育场 观众区和赛场进行了三维数值模拟，分析模拟的结果表明：观众区和赛场气流组织是满足设计要求的，温度、速度、PMV、PPD、空气龄均较为合适。采用CFD技术对北方某建筑物室内冬季暖风 环境进行了数值模拟，为室内采暖系统的设计及合 理布局提供了依据。1计算方法采用CFD模拟软件Flue nt对室内的热环境进 行模拟。Flue nt是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在国内外有广泛的应用，只要是涉及流体、 热传递及化学反应等工程问题，都可以用Flue nt进 行计算。它可以准确模拟采暖通风过程中空气的流 动、热量的传导、污染物的输移等物理现象。从而减 少设计成本，降低设计风险，缩短设计的周期。1. 1物理模型选取一典型建筑物室内，开间6. 5m （对应x 轴），进深8m（对应y）轴，高度3.4m（对应z轴）。北墙 下侧距地面高20cm处左右各设置一热源，其尺寸为 1.2mX 0.8m x 0. 1m（长x高x厚）。热源的上部设置1. 6mx 1.5m（长x高）的窗。南侧墙面有0.9m x 2m（宽x高）门一副，忽略室内照明灯、电脑等其它 热源设备。建筑物室内几何模型见图1。图1室内几何模型图1.2数学模型假设该建筑物室内空气不可压缩且符合 Bossinesq假设，同时为了计算方便，我们忽略墙体 面间的热辐射，认为室内气密性良好不考虑漏风影 响。该问题中只考虑两个热源的热辐射以及窗户和 门的热传导。在以上假定下控制方程4如下：能量方程：7 （ E） +?、v（ E+ p）=?、keff T-刀hjjj+ （=eff? V） + Sh（ 1）其中，keff为有效导热率；Jj为组分j的扩散通 量;方程1右边的前三项分别表示由于热传导、组分 扩散、粘性耗散而引起的能量转移；Sh包含化学反应放（吸）热以及任何其它的由用户定义的体积热 源。2012年第23期内蒙古石油化工1212012年第23期内蒙古石油化工121收稿日期:2012- 09- 22