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CFD模拟空调中流场分布 (1)

2014-07-31 15:35:35  作者:  来源:互联网  文字大小:【】【】【
简介: 摘要:   CFD,是一种重要的计算机模拟技术,它是流体学、数值计算方法以其计算机图形学三者结合的产物。通过CFD技术,我们可以利用计算机分析并显示流场中的现象,从而能在较短的时间内预测流场。   【关 ...
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 摘要:
  CFD,是一种重要的计算机模拟技术,它是流体学、数值计算方法以其计算机图形学三者结合的产物。通过CFD技术,我们可以利用计算机分析并显示流场中的现象,从而能在较短的时间内预测流场。
  【关键词】CFD 模拟仿真 空调 问题分析
  Abstract: CFD, it is an important kind of computer simulation technology, it is fluid, numerical calculation method to the product of the computer graphics combination. By CFD technology, we can use the computer analysis and display the flow field in the phenomenon, which could predict the flow field in a relatively short time
  Keywords: CFD simulation, hanging air conditioning, problem analysis.
  引言
  CFD相当于在虚拟的计算机中做实验,用模拟仿真实际的流体的流动情况,故CFD为一种现代仿真模拟技术。它模拟空调中模拟空气在流道中的分布,包括换热器表面的风速分布,进出风口风速分布,气流在房间中的风速分布等。为设计提供参考,从而节省人力、物力和时间。
  CFD模拟设备简单、投资低、计算速度快,计算空间不受限制,完整的资料获取、可模拟多种工况,随着经济的发展和科技进步,CFD仿真技术越来越多应用到各种行业。
  1.1建立数学模型
  空调中空气流动通常为不可压湍流流动,我们采用的数学物理模型为三维不可压的纳维—斯托克斯(N—S)方程。主要包括连续性方程,动量方程和能量方程,通常用不可压流体的黏性流体流动控制微分方程。
  1.1.1质量守恒方程又称连续方程
  1.1.2动量方程
  1.1.3能量守恒方程
  空调流体流动基本为湍流流动,需采用适当的湍流模型模拟湍流流动。比较常见的两种湍流模型为:k-?模型和MIT零方程模型。其中k-?模型适合等温流动,而MIT零方程模型适合混合对流流动,我们使用零方程模型。
  1.2进行气体求数值解
  1.2.1确定边界条件与初始条件
  初始条件和边界条件是控制方程的前提。初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况。边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随地点和时间的变化规律。
  1.2.2划分计算网格
  网格分结构网格和非结构网格。结构网格在空间上比较规范,而非结构网格在空间分布上没有明显的行线和列线。网格的划分直接影响计算精度,对于较复杂的求解域,构造结构性网格时要根据其拓扑性质分成若干个子域,各子域间采用分区对接或分区重叠技术来实现。非结构性网格不受求解域的拓扑结构与边界形状限制,构造起来方便,但非结构性网格所需内存量和计算工作量都比结构性网格大很多。本案例采用结构网格见图3。
  1.2.3立离散方程并求解
  离散方程以有限差分法、有限单元法为主。有限差分法从微分方程出发,将计算区域经过离散处理后,近似的差分、差商来替代微分、微商。有限单元法汲取有限差分法中离散处理的内核,同时又继承了变分计算中选择试探函数并对求解区域积分的合理方法。一般对于规则的边界可选用有限差分法,对于较复杂的边界采用有限单元法模拟效果较好。
  1.3结果可视化化
  数值求解后需借助相关软件将模拟结果可视化,可以静态显示速度、温度、浓度场图片,也可以动态的显示流体流动的流线和迹线。利用CFD技术进行模拟,便于检测空调设计方案的优劣,提出科学的改进方案,提高了设计效率和质量。
  通过模拟分析,从内部流道来看,案例中机子内部风速分布图上各点的表面风速分布图整体上看分布较均匀
  1.4实验验证
  我们通过实验验证模拟分析的结果:在机组的进出风口布上3X6个点,各点上分别装上一个风速传感器,将进、出风口的此处的18个点进行数据记录;通过实验数据来看,模拟分析和实验结果基本一致。
  结束语
  在空调制冷领域中,室内空气多为踹流。而我们对于踹流的机理认识还是不够,在工程中多半还是半经验的模式。踹流的模型不精确性给比较和评价软件的性能带来了一些困难。所以在学会熟练使用软件的同时,我们还需要深厚的专业知识,如模型的建立、网格的划分、踹流的模型选择、边界条件确立等,这些成为精确计算前提。
  由于生活水平的提高,计算机技术的发
[1] [2]

责任编辑:whlg01

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