建材超市空气场的预测

采用计算流体动力学CFD技术对某建材超市室内空气场形式进行数值模拟,预测了室内温度场、速度场以及浓度场,发现用散流器上送风,送风高度在5米左右时,送风温差在15K以上为宜,散流器垂直方向速度为3m/s时,人员的活动范围内的速度基本符合0.3m/s的要求,有污染物挥发时,通风安全系数应不小于9。验证了空调室内气流的动量传递、热量传递和质量传递的高度类似性。     

某既有数据中心热环境优化研究

对既有数据中心机房,通过实测及数值模拟方法研究了其机房热环境。针对3种空调布局模式,分析了其温度场和速度场,提出最佳优化方案。结果表明：当精密空调与机柜垂直摆放时,对近风端机柜冷却效果较好,整体机房冷却不均匀;在机房允许的情况下,精密空调与机柜平行布置有利于机柜冷却,其中集中精密空调布置更有利于维持机房整体热环境,可减少局部热点产生。     

涡结构对小颗粒在圆管背风面碰撞分布的影响

针对锅炉管背风面飞灰沉积过程，采用数值模拟的方法进行了研究.对绕柱气相湍流的模拟采用了较新的分离涡模拟方法（detached eddy simulation, DES），通过对粒径为1～10 μm的颗粒在圆管背风面碰撞分布规律的计算发现背风面近壁区存在的主涡、二次涡和分离点附近小涡对颗粒在背风面的碰撞均有一定的影响.当速度较小时，随着粒径的增大，颗粒在背风面碰撞的质量逐渐增加，大颗粒在主涡和二次涡作用下均有较大的碰撞质量流量，而且二次涡的作用明显强于主涡；速度增加后，由背风面3种涡结构引起的颗粒碰撞量均有不同程度的减少，此时主涡的作用较强，而且二次涡引起的大颗粒碰撞量有明显减少.通过与实验测试结果进行对比检验，证明了数值模拟结果的准确性.     

某400t/h四角切圆燃煤锅炉空气动力场的数值模拟

四角切圆的燃烧方式在大型燃煤火电厂锅炉中普遍使用,利用CFD计算方法对某锅炉四角切圆空气动力场进行数值模拟,重点分析在不同一二次风配比情况下的炉膛空气动力场和温度分布。同时,对总风量相同、一二次风配比不同、改变各燃烧器喷口风速这3种不同工况进行了模拟分析。结果表明:所建模型成功捕捉到了四角切圆空气动力场的整体特性,不同的风率和风速会产生火焰对冲或对炉膛产生贴壁冲刷,切圆直径过小或过大,火焰中心高度也会随之发生变化,合适的一二次风配比使空气动力场混合更加均匀,气流更加稳定。     

合成射流与主流相互作用的数值研究

本文采用动网格技术,利用大涡模拟求解三维N-S方程,对直射流以及倾斜角为30°的斜射流进行了三维数值模拟。数值模拟结果表明:数值模拟的直射流出口速度曲线与理论速度曲线吻合较好,通过直射流与斜射流对比发现,直射流产生的涡环为对称涡环,而斜射流的为不对称涡环;直射流射流出口时均速度影响范围大于斜射流,但是其射流宽度小于斜射流射流宽度。本文还分析了射流与主流的相互作用,数值模拟了不同主流速度下射流的运动状态,结果表明:主流速度为2.0 m/s时,直射流产生的涡环受到主流的作用发生倾斜,斜射流产生的涡环由于主流的作用,变成典型的马蹄涡形式;由于射流对主流的影响,直射流对主流速度起阻碍作用,减缓了边界层及附近主流的速度,斜射流加速了主流边界层内的流体速度,使边界层速度更加饱满;随着主流速度的提高,射流产生的涡环被主流吹扫进入边界层,在壁面上发生破裂,与边界层内流体混合,射流对主流的的影响减弱。     

夏季办公室气流组织的模拟研究

建立以办公室房间上送风、下回风的气流组织的三维模型,通过Fluent软件进行数值计算,给出室内不同送风速度、不同入射角度下的速度场分布和温度场分布状况。通过对不同位置的速度矢量图和温度云图的分析,得到了该室内较合理的气流组织,并依此来指导办公室内空调的设计和改进。     

水力旋流器旋流运动的格子Boltzmann模拟

为确定格子Boltzmann方法对水力旋流器中旋流场模拟的适用性,基于水力旋流器的实验模型,采用格子Boltzmann方法,对水力旋流器内单相旋流场进行了模拟,并将本文模拟得到的平均速度分布与实验结果进行对比,给出了平均切向速度和平均轴向速度与实验值的相对误差。结果表明:格子Boltzmann方法能够模拟出水力旋流器中存在的旋流运动,并捕捉到流场的二次回流现象以及涡核的非稳态特征;模拟获得的平均轴向速度和平均切向速度分布与实验结果基本吻合,且对中心二次回流的模拟结果好于Hreiz(2011)文献模拟结果;模拟得出了平均径向速度在轴向上的方向交替变化,这与Hreiz(2011)结论吻合,并给出了水力旋流器中存在的旋进涡核现象。由此证明,格子Boltzmann方法可用于水力旋流器内旋流场的模拟。     

基于涡粒子的真实感烟雾快速模拟

基于物理的流体模拟方法通过数值求解流体的控制方程可获得逼真的模拟结果,但求解中易产生数值耗散造成流体细节丢失.本文提出采用涡粒子模拟流体,通过求解涡度形式的流体控制方程获得涡度场,再将涡度场转换为不可压的速度场,可降低对流数值耗散,自动保证速度场散度为零,因而能够保持更丰富的流体细节.针对算法在涡度转换为速度时需求解泊松方程的性能瓶颈,基于图形处理器（GPU）设计并实现了一个高效的预条件共轭梯度法求解方程,比现有求解器加速超过10倍.实验结果表明,与现有方法相比,本文算法能够获得真实感更强的流体模拟效果,且模拟速度显著提升.     

置换通风送风角度对室内环境影响动态模拟研究

以置换通风水平方向送风角度为变量,对设有冷却顶板和置换通风复合空调系统会议室室内环境进行动态模拟研究,并从气流温度场、速度场、PMV和PPD值等角度进行模拟结果分析.结果表明室内会议桌对空调房间气流场会造成较大影响;通过分析几组置换通风水平方向不同送风角度模拟结果,可知送风角度处在稍小于"临界角"范围内时较传统送风角度下的室内空气品质有所提高.     

气流组织和室内空气品质的数值模拟研究

针对相同送风温度、送风速度,不同气流组织形式的几种模型,利用暖通空调专业模拟软件——Airpak模拟室内的速度场、温度场、CO2体积分数场和空气年龄,研究气流组织对室内空气品质和工作区内人体的舒适性的影响,并用能量利用系数指标对其设计效果进行评价.得出"在相同的送风温度和送风速度下,置换通风方式的空气品质最好,能量利用系数也最大"的结论,为室内空调气流组织优化设计及舒适性评价提供了依据.     

直流二次风扩口对燃烧器流场影响的试验研究

在气固两朴实验台上采用先进的ＰＤＡ测试技术对不同直流二次风扩口角度情况下径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气相速度和脉动速度、颗粒浓度分布进行了测量,得出了直流二次风扩口角度对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口流场回流区直径、射流扩展角的影响规律。实验结果表明直流二次风扩口角度对汉场有一定的影响,而对浓度场影响较小。所得结论对工程应用有一定的参考价值。     

直管中黏弹性流体二次流的非线性特性分析

用Giesekus本构方程表征黏弹性流体的流变行为。采用数值模拟方法,发展了基于有限体积法的黏弹性数值算法,并用经典4∶1收缩流基准问题验证了所发展算法的有效性。然后分别模拟了内切圆直径等于20mm时横截面为正3-8边形以及椭圆的长直管道的黏弹性流体的流动,结果发现二次流产生涡的个数是边个数的二倍,椭圆横截面上二次流产生四个涡,直管中黏弹性流体二次流中涡的产生条件是横截面为变曲率边界。通过比较不同非线性系数发现,当非线性系数为0时直方管二次流为中心点流出的源流,且其二次流速度远小于非线性系数等于0.18时的二次流速度。结果表明,文中所发展算法能有效模拟黏弹性流体在直管中的二次流现象,而且数值结果所呈现的二次流非线性特性和理论上的非线性特性吻合较好。     

电子洁净室气流特性分布及颗粒物扩散数值模拟

为研究换气次数ACH、新风比r和空调节能比φ对空态电子洁净室内气流特性分布和颗粒物扩散的影响,构建了简化的三维洁净室模型,并采用数值模拟方法分析了室内典型位置处的气流特性、通风状况和颗粒物浓度变化。结果表明,增大ACH、r和φ均可以增强室内人员和工作台区域附近的气流速度。ACH和r的增加可以促进行人呼吸高度处的通风效果,而φ的改变主要对室内人员和工作台区域处的通风影响较大;颗粒物浓度随ACH增加而减少,室内不同区域的颗粒物扩散受r的影响不同,不同人员处的颗粒物浓度变化差异较大,φ的增大可以降低室内人员附近的颗粒物浓度。     

办公室空调房间不同送风速度的数值模拟

采用数值模拟的方法,以办公室空调房间为研究对象,研究了不同送风速度的条件下,室内的温度场和速度场,并用能量利用系数指标对其空调效果进行了评价.模拟结果表明,增大送风速度时,室内气流流形变化不大,受冷空气的影响增大,相同位置速度增大、温度下降,而能量利用系数相差不大.     

某酒店大堂空调通风系统设计

介绍了酒店大堂的分层空调系统设计,并对大堂在有、无室内浮雕装饰限制条件下夏季温度场和速度场进行数值模拟.模拟结果验证了大堂采用分层空调系统的合理性.模拟结果还表明在室内装修限制条件下(方案1),大堂局部温度偏高或偏低,风速偏大,而且耗冷量比无室内浮雕限制下的空调系统(方案2和3)大2%以上.3种方案对比分析结果还表明室内气流的均匀性主要受送风方式影响.     

循环流化床锅炉风室内流动特性及优化研究

一次风室是循环流化床锅炉的关键部件之一,其内部一次风流动分布的均匀性对循环流化床锅炉的高效运行至关重要。一次风气流分布不均匀会对锅炉燃烧产生不利影响,导致锅炉热效率降低。为了提高循环流化床锅炉的运行效率,采用数值模拟的方法研究设计合适的导流板。模拟结果表明,在一次风室内安装导流板后,一次风室内横截面处的气流速度不均匀性由81%降低到24%。为了验证数值模拟结果,采用了220 t/h循环流化床锅炉的缩小比例几何模型,在5种不同的实验条件下进行了可视化和速度分布均匀性实验。实验结果证实了数值模拟的正确性。此外,在一台220 t/h循环流化床锅炉上进行了热态实验。热态实验结果表明,在一次风室中加装导流板后,锅炉热效率由85.71%提高到88.34%,相当于每年节约5000 t标准煤,经济效益显著,证明了导流板的有效性。     

折流坎对竖井旋流式消能工涡室水力特性影响的数值模拟研究

竖井旋流式消能工具有结构简单、布置灵活、无明显雾化以及消能率高等诸多优点,近年来被广泛应用于各种中小型水利工程.竖井旋流式消能工具能够顺利运行的主要因素就是下泄水体在涡室内能够达到既定的起旋效果.采用物理模型试验以及数值模拟的方法,通过改变引水道的引涡比数值,使得入涡水流环向速度明显增大,平稳通过竖井段下落至底部消力井内.通过对涡室水流的流态以及整体结构消能率进行数据分析,结果表明：引涡比数值的增大与流量的增加均会使进入到涡室中的水流贴壁效果增强以及环向绕流流速明显增加,下泄水体不会对消力井产生冲击破坏;过大的引涡比会严重影响整个竖井旋流式消能工的过流能力,当引涡比在0.547附近时涡室内的水流流态较好,既能够使竖井内的水流沿边壁螺旋平稳下落,还能够使得涡室内进口处不发生明显的壅水进而影响整体结构的泄流能力,并且在该体型下的综合消能率最高.     

供冷参数对复合空调室内热湿环境的影响分析

供冷参数的不同组合会导致置换通风与辐射冷板复合空调室内热湿环境及系统运行费用的不同.因此,选取合适的送风和冷板组合供冷参数对复合空调系统的设计是十分重要的.针对采用复合空调系统的办公室的室内温、湿度及速度场进行了CFD仿真,揭示了送风温度、相对湿度及速度、冷板表面温度及冷板与天花板面积比等参数变化对室内热湿环境及流场分布的影响规律;给出了通风系统与冷顶板供冷量随各参数的变化情况.按正交试验设计法安排了5因素5水平模拟试验方案,进行了数值模拟,并分析了各供冷参数与热舒适性指标PMV的相关性,提出了使室内热环境和通风效率最佳的组合供冷参数.     

基于层流假设的三角翼大迎角绕流特性数值模拟研究

三角翼大迎角绕流数值模拟的计算网格,需根据流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配.C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,物面、空间及尾迹区网格的处理是捕捉流场细节的关键.Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂特性的能力,但对二次涡等粘性引起的流动细节把握能力不足.采用层流假设的N-S方程,通过合适的网格生成方法,可得到满意的计算结果,但对涡破裂后强烈的非定常湍流流动模拟能力不足.采用旋涡螺旋度可准确反映主涡与二次涡流动,描述旋涡的破裂现象.用轴向速度迅速减小并小于来流速度的点作为涡破裂判据似应更合理.     

裤衩型300 MW循环流化床炉膛二次风数值模拟

循环流化床锅炉中二次风主要提供燃烧所需氧气并控制NOx生成,但是随着炉膛的大型化发展二次风作用减弱.采用Fluent6.2计算软件数值研究300 MW循环流化床锅炉炉膛中二次风速度和风向对炉内颗粒速度和固体浓度的影响,分析炉内不同位置的颗粒速度和浓度的分布以及二次风穿透性规律.模拟结果表明,裤衩型循环流化床内中间的颗粒存在向下流动性,颗粒浓度在Z向截面上呈现不均匀分布,其形状类似是多个环核结构模型的结合.二次风显著提高炉膛上部颗粒浓度,能够优化炉内气体和颗粒流场分布,外侧二次风的穿透性好于内侧二次风的穿透性.模拟结果可以为大型循环流化床锅炉的设计和运行提供理论参考.