气膜换热固壁辐射-对流空调研究
发布时间：2020-12-29 21:15
舒适的室内环境是提高我们工作效率、生活质量、学习效率的重要途径之一。对流式空调、辐射空调是现阶段人们用来抵抗因季节气候变化导致室内热环境变化而采用的有力工具。但均存在着一些不足,例如:对流式空调易给室内人员带来较强的吹风感和冷热感;辐射空调系统复杂,协同不易。为了解决上述空调装置存在的问题,并结合二者特有优势营造一个较为舒适的热环境。本文借助经科恩达曲面诱导在固壁辐射板上形成的冷（热）气膜来降低（升高）固壁辐射板温度,以便加大其与室内热（冷）源之间的温差促成辐射冷（热）量的传递,并在此基础上结合气膜与固壁辐射板交换部分冷（热）量后速度衰变在室内形成的小温差、小流速的空气环流,通过一套空调系统营造出符合要求且舒适的室内环境。探究了该空调装置相关的气流特性,固壁辐射板温度分布特性及辐射换热效果,并在同样送风冷（热）量的情况下与传统对流式空调装置对室内环境的作用效果进行了对比。具体研究内容及相关重要结论如下:（1）构建考虑贴附冷（热）气膜与固壁辐射板之间的流固耦合传热,固壁辐射板与室内热（冷）源之间辐射热交换以及空气环流与室内热（冷）源之间对流热交换的数学模型以及数值模拟方法。（2）以专利“...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计算域及
193.2.2网格划分及边界条件设置由于采用CFD技术对气膜换热固壁辐射-对流空调的气流特性及固壁辐射板温度分布特性进行研究，为了在保证计算精度的同时降低计算机内存，本章采用如图3.3所示的六面体结构化网格划分整个计算流域。为了准确得到风口、科恩达曲面及辐射板附近区域的相关特性，对风口、科恩达曲面及辐射板壁面附近区域的网格进行局部加密。关于气膜换热固壁辐射-对流空调装置模型的边界条件设置，除送风口设为速度入口（Velocity-inlet）以及回风口设为自由出流（Outflow）外，其余边界均设为无滑移边界固壁（Wall），此外流场区域边界也均设为无滑移边界固壁（Wall），以夏季工况为例，经过测试办公房间得到计算域具体负荷以及相关边界参数，具体边界参数设置如表3.1所示。图3.3气膜换热固壁辐射-对流空调作用流域的网格划分图表3.1四种尺寸装置的边界条件设置：送风口风速及温度回风口辐射板前墙后墙左墙右墙地面天花板3.9m/s-291K——18.94W/m218.94W/m2—18.94W/m211.60W/m2—Velocity-inletOutflowWall
203.3模拟结果3.3.1空调的气流特性为了分析改变装置送风口长宽比后，气膜换热固壁辐射-对流空调附近的气流分布情况，经过对数据处理得出了如图3.4所示的四种尺寸装置的局部流线图。可以看出周围气流均从回风口吸入再从条形送风口吹出，并沿着科恩达曲面及固壁辐射板向前流动。这是由于流体在科恩达曲面处流动时易形成负压区，使得装置送出的气流均不断向此处汇集补充，以贴附的形式流至固壁辐射板。此外由于装置回风口贴近竖直墙壁，受到空间限制的影响较大，而两端并不受此影响，导致流线在两端分布密集而中间较为稀疏。（a）L=1000mm（b）L=1200mm（c）L=1500mm（d）L=1800mm图3.4气膜换热固壁辐射-对流空调装置局部流线图图3.5为不同尺寸气膜换热固壁辐射-对流空调装置的速度等值面分布云图，从图中可以看出气膜从风口吹出后并不能完全将固壁辐射板覆盖，如图中红圈所示在其末端两角处均存在裸露，且随着装置尺寸的逐渐增大，到达固壁辐射板末端的气膜速度逐渐减校这是由于随着空调送风口长度增加，装置固壁辐射板上的面积也会相应增加，因而会导致气膜所受到的阻力总体增大，且送风口长度增加同时会导致单位面积气膜流量的减少，在总动量一定的情况下，单位面积气膜动量逐渐减小，二者共同导致到达固壁辐射板末端时气膜速度递减。（a）V=1.55m/s（b）V=1.50m/s（c）V=1.35m/s（d）V=1.26m/s图3.5速度等值面分布云图（从左至右装置送风口长度依次为1000mm、1200mm、1500mm、1800mm）
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属辐射板冬季供热性能实验研究[J]. 王鑫昊,傅允准. 轻工机械. 2019(06)
[2]半集中式空调冷凝水滴水及防治探讨[J]. 陈玉魁. 制冷. 2019(03)
[3]大规模分散式空调参与电网有序削峰[J]. 蔡潇. 农村电气化. 2019(05)
[4]一种金属辐射板供冷能力的计算及其性能分析[J]. 胡映宁,赵文豪,王艳,覃文奇. 广西大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]结合人员行为的分散式空调系统能耗模拟[J]. 徐蕾,潘毅群,黄治钟. 建筑科学. 2018(10)
[6]集中式空调系统新风节能自动控制实施探讨[J]. 戴国民. 建筑节能. 2018(05)
[7]集中式空调冷冻水系统运行特性分析与节能优化运行方法研究[J]. 刘国强,刘志斌,闫军威,周璇. 建筑科学. 2018(04)
[8]毛细管顶板辐射空调系统数值模拟与性能研究[J]. 饶丹琳,徐菱虹,胡平放,倪鹏. 制冷与空调(四川). 2017(05)
[9]顶板和地板辐射供冷方式下的室内热舒适研究[J]. 杨冬,张艳,聂怡丹. 山东建筑大学学报. 2017(02)
[10]基于RC简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究[J]. 李念平,潘楚阳,黄小君,顾昭阳,苏林,常丽娜. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(03)
博士论文
[1]混凝土冷辐射顶板传热模型构建及实验研究[D]. 苏林.湖南大学 2016
[2]气膜冷却各向异性湍流场中流动传热的相互作用机理研究[D]. 李雪英.清华大学 2013
[3]涡轮叶片气膜冷却孔绕流的实验与数值模拟研究[D]. 梁俊宇.华北电力大学 2012
[4]燃气轮机透平气膜冷却机理的实验与理论研究[D]. 李佳.清华大学 2011
硕士论文
[1]模块式金属冷辐射板性能研究及应用[D]. 刘龙斌.广州大学 2019
[2]地面气膜去湿气流特性研究[D]. 郑玉兰.南华大学 2019
[3]集中式空调系统变水温与变风量协调优化节能效果研究[D]. 熊成.长安大学 2018
[4]大跨度空调厂房屋顶气膜形成机理与降温研究[D]. 张园.南华大学 2018
[5]毛细管辐射空调在办公建筑中应用的性能分析[D]. 王伟.西安建筑科技大学 2016
[6]混凝土辐射末端传热特性模拟及应用研究[D]. 吴明洋.清华大学 2015
[7]分体式空调制热运行时室内温度场流场的特性研究[D]. 李惠.天津商业大学 2013
[8]U型毛细管网辐射板顶板辐射供冷空调系统研究[D]. 裴凤.天津商业大学 2013
[9]辐射供冷与新风送风方式复合研究[D]. 张岩.北京建筑工程学院 2012
[10]金属辐射冷却顶板的研究及其应用[D]. 杨芳.湖南大学 2005
本文编号：2946335
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
计算域及
193.2.2网格划分及边界条件设置由于采用CFD技术对气膜换热固壁辐射-对流空调的气流特性及固壁辐射板温度分布特性进行研究，为了在保证计算精度的同时降低计算机内存，本章采用如图3.3所示的六面体结构化网格划分整个计算流域。为了准确得到风口、科恩达曲面及辐射板附近区域的相关特性，对风口、科恩达曲面及辐射板壁面附近区域的网格进行局部加密。关于气膜换热固壁辐射-对流空调装置模型的边界条件设置，除送风口设为速度入口（Velocity-inlet）以及回风口设为自由出流（Outflow）外，其余边界均设为无滑移边界固壁（Wall），此外流场区域边界也均设为无滑移边界固壁（Wall），以夏季工况为例，经过测试办公房间得到计算域具体负荷以及相关边界参数，具体边界参数设置如表3.1所示。图3.3气膜换热固壁辐射-对流空调作用流域的网格划分图表3.1四种尺寸装置的边界条件设置：送风口风速及温度回风口辐射板前墙后墙左墙右墙地面天花板3.9m/s-291K——18.94W/m218.94W/m2—18.94W/m211.60W/m2—Velocity-inletOutflowWall
203.3模拟结果3.3.1空调的气流特性为了分析改变装置送风口长宽比后，气膜换热固壁辐射-对流空调附近的气流分布情况，经过对数据处理得出了如图3.4所示的四种尺寸装置的局部流线图。可以看出周围气流均从回风口吸入再从条形送风口吹出，并沿着科恩达曲面及固壁辐射板向前流动。这是由于流体在科恩达曲面处流动时易形成负压区，使得装置送出的气流均不断向此处汇集补充，以贴附的形式流至固壁辐射板。此外由于装置回风口贴近竖直墙壁，受到空间限制的影响较大，而两端并不受此影响，导致流线在两端分布密集而中间较为稀疏。（a）L=1000mm（b）L=1200mm（c）L=1500mm（d）L=1800mm图3.4气膜换热固壁辐射-对流空调装置局部流线图图3.5为不同尺寸气膜换热固壁辐射-对流空调装置的速度等值面分布云图，从图中可以看出气膜从风口吹出后并不能完全将固壁辐射板覆盖，如图中红圈所示在其末端两角处均存在裸露，且随着装置尺寸的逐渐增大，到达固壁辐射板末端的气膜速度逐渐减校这是由于随着空调送风口长度增加，装置固壁辐射板上的面积也会相应增加，因而会导致气膜所受到的阻力总体增大，且送风口长度增加同时会导致单位面积气膜流量的减少，在总动量一定的情况下，单位面积气膜动量逐渐减小，二者共同导致到达固壁辐射板末端时气膜速度递减。（a）V=1.55m/s（b）V=1.50m/s（c）V=1.35m/s（d）V=1.26m/s图3.5速度等值面分布云图（从左至右装置送风口长度依次为1000mm、1200mm、1500mm、1800mm）
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属辐射板冬季供热性能实验研究[J]. 王鑫昊,傅允准. 轻工机械. 2019(06)
[2]半集中式空调冷凝水滴水及防治探讨[J]. 陈玉魁. 制冷. 2019(03)
[3]大规模分散式空调参与电网有序削峰[J]. 蔡潇. 农村电气化. 2019(05)
[4]一种金属辐射板供冷能力的计算及其性能分析[J]. 胡映宁,赵文豪,王艳,覃文奇. 广西大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]结合人员行为的分散式空调系统能耗模拟[J]. 徐蕾,潘毅群,黄治钟. 建筑科学. 2018(10)
[6]集中式空调系统新风节能自动控制实施探讨[J]. 戴国民. 建筑节能. 2018(05)
[7]集中式空调冷冻水系统运行特性分析与节能优化运行方法研究[J]. 刘国强,刘志斌,闫军威,周璇. 建筑科学. 2018(04)
[8]毛细管顶板辐射空调系统数值模拟与性能研究[J]. 饶丹琳,徐菱虹,胡平放,倪鹏. 制冷与空调(四川). 2017(05)
[9]顶板和地板辐射供冷方式下的室内热舒适研究[J]. 杨冬,张艳,聂怡丹. 山东建筑大学学报. 2017(02)
[10]基于RC简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究[J]. 李念平,潘楚阳,黄小君,顾昭阳,苏林,常丽娜. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(03)
博士论文
[1]混凝土冷辐射顶板传热模型构建及实验研究[D]. 苏林.湖南大学 2016
[2]气膜冷却各向异性湍流场中流动传热的相互作用机理研究[D]. 李雪英.清华大学 2013
[3]涡轮叶片气膜冷却孔绕流的实验与数值模拟研究[D]. 梁俊宇.华北电力大学 2012
[4]燃气轮机透平气膜冷却机理的实验与理论研究[D]. 李佳.清华大学 2011
硕士论文
[1]模块式金属冷辐射板性能研究及应用[D]. 刘龙斌.广州大学 2019
[2]地面气膜去湿气流特性研究[D]. 郑玉兰.南华大学 2019
[3]集中式空调系统变水温与变风量协调优化节能效果研究[D]. 熊成.长安大学 2018
[4]大跨度空调厂房屋顶气膜形成机理与降温研究[D]. 张园.南华大学 2018
[5]毛细管辐射空调在办公建筑中应用的性能分析[D]. 王伟.西安建筑科技大学 2016
[6]混凝土辐射末端传热特性模拟及应用研究[D]. 吴明洋.清华大学 2015
[7]分体式空调制热运行时室内温度场流场的特性研究[D]. 李惠.天津商业大学 2013
[8]U型毛细管网辐射板顶板辐射供冷空调系统研究[D]. 裴凤.天津商业大学 2013
[9]辐射供冷与新风送风方式复合研究[D]. 张岩.北京建筑工程学院 2012
[10]金属辐射冷却顶板的研究及其应用[D]. 杨芳.湖南大学 2005
本文编号：2946335
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