AIRPAK软件的应用
摘要
暖通空调领域里的专业数值模拟软件AIRPAK,可以模拟在不同送风参数下空调房间内空气的温度场和速度场的变化。对于改善室内空气品质、提高控制室内空气污染物水平、保证实现空调房内最优的气流组织设计有着重要的意义。同时是面向工程师、建筑师和设计师的专业领域工程师的专业人工环境系统分析软件，特别是HVAC领域。它可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象，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，并依照ISO 7730标谁提供舒适度、PMV、PPD 等衡量室内空气质量(IAQ) 的技术指标。从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期。Fluent AIRPAK 2.1 是目前国际上比较流行的商用CFD软件。
关键词:CFD,HVAC,空气流动，传热，舒适度，气流组织
引言：统计数据表明，建筑能耗约占社会总能耗的33%,其中的采暖能耗占据主导地位。因此，如何消耗较少的能源达到使人体舒适的目的至头重要。计算流体力学软件中的Fluent AIRPAK开发及应用为研究室内的温度场、速度场及舒适度等捐标提供了条件。本文将根据Fluent AIRPAK软件，对低温地板辐射采暖和传统采暖方式进行流场及舒适性分析。
1在气流组织领域
计算流休动力学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城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利用CHD技术研究室内空气品质(IAQ)问题,主要是通过求解偏微分方程,得到室内各个位置的风速温度相对湿度污染物浓度空气龄等参数,从而评价通风换气效率热舒适和污染物排除效率等。目前应用较多的CHD商用软件有HLUENT,STAR - CD,PHOENICS等,它们的功能比较全面，适用性强，可以求解工程界中的各种复杂问题。其中HLUENT软件下的AIAPAK软件是专门面向HVAC领域的软件。AIAPAK使用的离散化方法是目前在CFD领域广泛使用的有限体积法,又称为控制体积法(Control Volume Method,CVM))。其基本思路是将计算区域划分为网格,并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积;将待解微分方程(控制方程)对每一个控制体积积分,从而得出一组离散方程。软件可以生成自动化的非结构化结构化网格。AIRPAK具有强大的可视化后处理能力,能够能生成速度矢量云图和粒子流线动画,描绘气流的实时运动情况。模拟结束后,还可提供强大的数值报告,从而对房间的气流组织热舒适性和室内空气品质(IAQ)进行全面综合评价。
2空调室内热环境
人们对居住办公等室内环境的要求逐渐上升.室内舒适性空调通过调节室内温度湿度、风速、洁净度热环境参数,形成畅通的气流组织、良好的空气品质满足人体热舒适要求营造一个健康、舒适,节能的现代化人居环境.舒适宜人的环境使人感到神清气爽精力充沛心情愉悦.通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法研究室内热环境已成为现代通风空调工程研究规:划和设计中的课题之-.科研学者对此已有相关的研究姚润明等人对重庆地区自然通风房间和埋管送风通风房间进行了室内热环境数值模拟,指出埋管系统下的通风降温可以改善炎热地区的室内热舒适性'.吴丹尼等人通过数值模拟方法得到室内机送风角度.送风速度空调器的不同摆放位置、空调器数量的不同将产生差异明显的室内温度场影响室内热舒适性数值模拟中求解模型采用标准的K-8两方程湍流模型.Chen Q Y在1998年提出室内零方程模型,该模型于2001年被Fluent公司采用并在AIRPAK中采纳,在国际暖:通空调领域内得到广泛使用.后来赵彬等人在通风空调气流组织的数值计算中采用室零方程模型对室内环境进行数值模拟得到室内空气自然对流和强迫对流共存的混合对流可获得比K-amp;两方程湍:流模型更加准确的结果[S].对普通办公室房间而言受房间尺寸和室外机位置及配管长度的限制空调器数量上一般选用1台需满足空调通风要求室内机安装位置位于墙角或墙壁处且-般家用空调的导风板能实现左右、上下的立体式的送风.
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