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        地板輻射采暖室內(nèi)溫度場(chǎng)數(shù)值模擬

        2018-04-20 11:51:07李貴燕
        四川水泥 2018年4期
        關(guān)鍵詞:表面溫度邊界條件圍護(hù)結(jié)構(gòu)

        李貴燕 羅 勇

        (陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 陜西 渭南 714000;石家莊鐵道大學(xué), 河北 石家莊 054300)

        0 引言

        地板輻射采暖是一種優(yōu)良的房間采暖方式。通過Fluent軟件來模擬地板輻射采暖室內(nèi)溫度場(chǎng),從而了解地板輻射采暖房間及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布情況。利用Fluent軟件對(duì)某地板輻射采暖房間室內(nèi)及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)合速度場(chǎng)的數(shù)值模擬,分析研究地板輻射采暖房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布、室內(nèi)空間溫度分布、速度分布等問題。為地板輻射采暖房間的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供一定依據(jù)。

        1 地板輻射采暖的數(shù)值模擬

        1.1 制定模型邊界條件類型

        模型對(duì)象為一面外墻三面內(nèi)墻的供暖房間,建立地板輻射采暖房間的三維網(wǎng)格,外墻設(shè)為第三類邊界條件,與室外空氣進(jìn)行對(duì)流換熱;地板表面則為第二類邊界條件已知其熱流密度;屋面為絕熱邊界條件。

        各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的邊界條件如表1-1所示[5]

        表1-1 實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷倪吔鐥l件

        2 計(jì)算結(jié)果后處理及分析

        2.1 模型溫度分布特性及分析

        以下是用Fluent軟件計(jì)算出來的地板輻射采暖室內(nèi)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度分布特性曲線,如下各圖。

        (1)取地板橫截面進(jìn)行分析:由圖2-1可以看出從地板下表面倒上表面溫度逐漸降低,由于地板對(duì)房間空氣和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輻射和對(duì)流換熱,加上地板內(nèi)部的導(dǎo)熱導(dǎo)致兩表面溫差大概在10℃左右,溫度梯度不是很大,但總體來說該地板還是比較保溫的。

        圖2-1 地板橫截面溫度分布云圖

        圖2-2 屋面內(nèi)表面溫度分布云圖

        (2)屋頂內(nèi)表面溫度分布:

        由圖2-4可以得出屋面溫度分布均勻,屋面中間部分溫度較高,圍護(hù)結(jié)構(gòu)附近空氣溫度低一些且靠近三面暖墻的溫度比外墻附近溫度高一些,但外墻附近溫度也在13℃以上。由于左墻溫度比右墻稍高,所以靠近左墻空氣的溫度偏高。

        3 結(jié)論

        用CFD的方法來模擬室內(nèi)的溫度場(chǎng),分析室內(nèi)各點(diǎn)的溫度、速度是一個(gè)簡(jiǎn)便、快速、科學(xué)、有效的方法,能得到室內(nèi)具體的溫度、速度分布。本文采用k-ε雙方程湍流模型對(duì)地板輻射采暖房間內(nèi)溫度進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬,根據(jù)求解得到的對(duì)室內(nèi)溫度場(chǎng)的詳細(xì)信息并加以分析,證明了用數(shù)值模擬的方法模擬室內(nèi)溫度場(chǎng)是合理可行的,得出以下結(jié)論:

        (1)地板輻射采暖系統(tǒng)模擬結(jié)果能滿足溫度要求,模擬結(jié)果表明:室內(nèi)空氣溫度在豎直方向上,自下而上,溫度逐漸降低,形成了下暖上涼的室內(nèi)環(huán)境;總體溫度在16℃以上,而且同一水平面內(nèi)溫度分布比較均勻,靠外墻越近的剖面,溫度較低,但變化不大;室內(nèi)空氣的溫度分布比較均勻。

        (2)由于冷墻表面溫度高低會(huì)比較強(qiáng)烈影響輻射換熱量,并且使得靠近外墻、外窗室內(nèi)的空氣流動(dòng)較劇烈,而工作區(qū)速度符合舒適度要求。

        [1]溫正,石良辰,任毅如.FLUENT流體計(jì)算應(yīng)用教程[M].清華大學(xué)出版社,2009.1.

        [2]王瑞金,張凱,王剛.Fluent技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社,2007.2:37~113.

        [3]章熙民,任澤霈,梅飛鳴.傳熱學(xué)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.7:330~331.

        [4]周俊杰,徐國(guó)權(quán),張華俊.Fluent工程技術(shù)與實(shí)例分析[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2010.

        [5]朱紅鈞,林元華,謝龍漢.Fluent流體分析及仿真實(shí)用教程[M].北京:人民郵電出版社,2010.

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