DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 题目:小木屋温度场模拟分析 学院: 木材工业学院 专业: 热能与动力工程 学号:

070403120 学生姓名:徐俊 指导教师: 翁锦萍 职称:讲师 二O一一年 5月24日摘要: 本论文是在学习计算流体力学软件Airpak基础上,对南京林业大学的小木屋舒适性模拟分析.

小木屋位于木工院五楼,门朝西,东西方向有2扇门,内有1扇门,4扇窗,4盏日光灯,2台电脑,4张桌子和4张椅子,1个送风口,1个回风口.利用Airpak软件建模、网格划分、模拟计算,模拟室内空气流动状况,得出木屋室内气流温度场和速度场分布.通过分析不同截面的温度和速度的变化状况,最终对小木屋的布局结构提出一些改进建议. 关键词:CFD Airpak 小木屋 温度分布 速度分布 Abstract: This paper is the learning based on computational fluid dynamics software Airpak of Nanjing Forestry University, cabin comfort simulation. Wood homes log cabin located in the fifth floor, doors to the west, east-west direction,

2 door, inside a door, four windows, four fluorescent lights,

2 computers,

4 tables and

4 chairs, a delivery outlet, a return air. Using Airpak software modeling, meshing, simulation, simulation of indoor air flow conditions, drawn wooden indoor air temperature and velocity field distribution. By analyzing the different sections of the temperature and speed of change in status, the final structure of the cabin layout to make some recommendations for improvement. 目录一概述

5 1.1 CFD简介

5 1.2 Airpak 简介

5 1.3 国内木屋状况

6 1.4 热舒适性的概念

7 1.5 本论文工作内容

7 二 计算流体力学的理论基础

8 2.1 CFD工作步骤

8 2.2 流体动力学常用控制方程

8 2.2.1 质量守恒方程

8 2.2.2 能量方程

9 2.2.3 动量方程

10 三 小木屋舒适性模拟分析

10 3.1 建模型

11 3.1.1 调整默认房间的大小

11 3.1.2 建立墙面

11 3.1.3 建立桌椅

12 3.1.4 建立电脑

13 3.1.5 建立荧光灯

14 3.1.6 建立空气入口

15 3.2 生成网格

17 3.2.1 改变房屋墙面的网格优先权

17 3.2.2 产生粗筛

18 3.2.3 在模型的截面上,检查粗筛的效果

18 3.2.4 产生优质网格

18 3.2.5 检查新的网格

19 3.2.6 打开网格显示

19 3.3 模拟计算

20 四 小木屋通风状况模拟

21 4.1温度场分析

22 4.2风速分布分析

26 五 结论

28 感谢

29 参考文献

30 一 概述 1.1 CFD简介 计算流体动力学(Computational Fluid Dynam2ics) 是通过计算机数值计算和图像现实, 对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析.CFD的基础思想可归结为: 把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场, 如速度场和压力场, 用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替, 通过一定的原则和方法建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组, 然后求解代数方程组获得场变量的近似值. 1974年P.V. Nielsen 首先将计算流体动力学CFD 技术应用于暖通空调工程领域,如今,可以利用CFD技术模拟预测空调房间内的空气流动,进行气流组织设计与分析.但是,在应用中也存在一些问题,如何快速、准确地在模拟预测工程中需要优化比较的大量工况,是其中最为迫切的一个问题.Airpak则是利用CFD作为理论来源开发出来的一款专门用于暖通领域的软件,针对性比较强,对暖通行业用来解决专业性问题上提供了很好的帮助.采用了模拟室内的大气压力和气流速度的客观的评价方法,用有限体积法的数值模拟对室内空气流动的三维湍流现象进行了分析.作为对数学模型的补充,也实际体验了木屋内部的通风环境,即采用了主观的评价方法进行对照. 1.2 Airpak 简介 Airpak是面向工程师、建筑师和设计师的专业应用于HVAC领域的软件.它可以准确地模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题.Airpak的使用能够提高设计手段、减少设计风险、降低成本. 建模快速:Airpak是基于 object 的建模方式,这些 object 包括房间、人体、块、风扇、通风孔、墙壁、隔板、热负荷源、阻尼板(块)、排烟罩等模型.另外,Airpak还提供了各式各样的diffuser模型,以及用于计算大气边界层的模型.Airpak同时还提供了与CAD软件的接口,可以通过IGES和DXF格式导入CAD软件的几何. 自动的网格划分功能:Airpak具有自动化的非结构化、结构化网格生成能力.支持四面体、六面体以及混合网格,因而可以在模型上生成高质量的网格.Airpak还提供了强大的网格检查功能,可以检查出质量较差(长细比、扭曲率、体积)的网格.另外,网格疏密可以由用户自行控制,如果需要对某个特征实体加密网格,局部加密不会影响到其它对象. 非结构化的网格技术:可以逼近各种形状复杂的几何,大大减少网 格数目,提高模型精度. 四面体网格――用来模拟形状极其复杂的形状,从而保证求解精度 广泛的模型能力:强迫对流、自然对流和混合对流模型;