建筑環(huán)境與設(shè)備工程畢業(yè)設(shè)計(jì)潔凈室內(nèi)氣體流場(chǎng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　潔凈室內(nèi)氣體流場(chǎng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 建筑環(huán)境與設(shè)備工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></p&g

3、t;<p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　前言5</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及研究目的與意義6</p><p>　　1.2 CFD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)7<

4、;/p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3.1 CFD在暖通空調(diào)流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用8</p><p>　　1.3.2 CFD在冰箱流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用9</p><p>　　1.3.3 CFD在食品冷凍冷藏領(lǐng)域流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用10</p><p>　　1.3.4 CFD方法在制

5、冷其他方面的應(yīng)用11</p><p>　　1.4 CFD在制冷領(lǐng)域應(yīng)用的前景11</p><p>　　第二章 潔凈室內(nèi)不同吹風(fēng)口位置物理模型的建立12</p><p>　　2.1 潔凈室物理數(shù)字模型的建立12</p><p>　　2.1.1 創(chuàng)建點(diǎn)12</p><p>　　2.1.2 創(chuàng)建線12<

6、;/p><p>　　2.1.3 創(chuàng)建面13</p><p>　　2.1.4 創(chuàng)建三維14</p><p>　　2.2 潔凈室內(nèi)吹風(fēng)口在不同位置時(shí)物理模型的建立16</p><p>　　2.2.1 吹風(fēng)口在頂部時(shí)的物理模型建立16</p><p>　　2.2.2 吹風(fēng)口在側(cè)面時(shí)的物理模型建立19</p>

7、;<p>　　2.2.3 吹風(fēng)口鋪滿側(cè)面時(shí)物理模型的建立20</p><p>　　2.3 本章小結(jié)20</p><p>　　第三章 潔凈室內(nèi)不同吹風(fēng)口位置的氣體流場(chǎng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1 潔凈室內(nèi)無操作臺(tái)時(shí)三種不同吹風(fēng)口位置的數(shù)值結(jié)果分析21</p><p>　　3.1.1 啟動(dòng)FLUENT

8、21</p><p>　　3.1.2 建立求解模型24</p><p>　　3.1.3 設(shè)置流體的物理屬性26</p><p>　　3.1.4 設(shè)置邊界條件26</p><p>　　3.1.4 迭代求解28</p><p>　　3.1.5顯示計(jì)算結(jié)果32</p><p>　　3.1.

9、6 其他兩種吹風(fēng)口位置的計(jì)算結(jié)果35</p><p><b>　　小結(jié)39</b></p><p>　　3.2 潔凈室內(nèi)有操作臺(tái)時(shí)三種不同吹風(fēng)口位置的數(shù)值結(jié)果分析39</p><p>　　3.2.1潔凈室吹風(fēng)口在頂部時(shí)39</p><p>　　3.2.2 潔凈室吹風(fēng)口在左上側(cè)時(shí)41</p>&l

10、t;p>　　3.2.3 潔凈室吹風(fēng)口在左側(cè)墻面時(shí)43</p><p><b>　　小結(jié)44</b></p><p>　　3.3 本章小結(jié)45</p><p>　　第四章 潔凈室內(nèi)不同吹風(fēng)口大小物理模型的建立46</p><p>　　4.1 吹風(fēng)口大小為1.5m時(shí)46</p><

11、p>　　4.2 吹風(fēng)口大小為2.0m時(shí)48</p><p>　　4.3 吹風(fēng)口大小為3.0m時(shí)48</p><p>　　4.4 本章小結(jié)50</p><p>　　第五章 結(jié)論與展望51</p><p>　　5.1 結(jié)論51</p><p>　　5.2 不足與展望51</p>

12、<p><b>　　[參考文獻(xiàn)]53</b></p><p><b>　　致謝54</b></p><p><b>　　外文翻譯55</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　以某一典型的空調(diào)房間為研究目標(biāo)，利用

13、計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，以下簡(jiǎn)稱為CFD）軟件，研究在低溫送風(fēng)條件下，室內(nèi)氣流組織的分布狀況。運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CDF軟件對(duì)不同送風(fēng)參數(shù)下的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)做模擬，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)出送風(fēng)參數(shù)對(duì)潔凈空調(diào)房間影響，以此作為提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的一個(gè)參考。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 氣流組織；空氣品質(zhì)；CFD；計(jì)算流體力學(xué)</p><p>

14、　　Gas Flow Field Analysis and Optimization Design to Clean Indoor</p><p>　　[Abstract] In a typical air conditioning room as the research target, using computational fluid dynamics (Computational Fluid Dynami

15、cs, hereinafter referred to as theCFD) software, research in low-temperature air supply conditions, the distribution of the indoor airflow organization. Air parameters of different flow field and the temperature field do

16、 simulation with the computational fluid dynamics software CFD.and calculated results analysis, summarizes the effects of parameters supply of clean</p><p>　　[Key Words] airflow organization; air quality; CF

17、D; computational fluid dynamics</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，現(xiàn)代人生活和工作形態(tài)發(fā)生了變化，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在室內(nèi)工作的人們有80%的時(shí)間處于室內(nèi)，室內(nèi)空氣品質(zhì)（Indoor Air Quality，IAQ）直接影響著人們的工作、生活以及健康狀況，因此室內(nèi)空氣品質(zhì)日益成為

18、人們關(guān)注的焦點(diǎn)。要改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，良好的室內(nèi)氣流組織必不可少。氣流組織直接影響室內(nèi)空調(diào)效果，關(guān)系著房間工作區(qū)的溫濕度基數(shù)、精度及區(qū)域溫差。工作區(qū)氣流速度，是空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。有效的通風(fēng)和合理的氣流組織對(duì)于改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，控制室內(nèi)空氣污染物水平，實(shí)現(xiàn)健康與舒適的空調(diào)目標(biāo)有著重要的意義。</p><p>　　研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主要方法有三種：一是實(shí)驗(yàn)研究，以實(shí)驗(yàn)為研究手段；二是理論分析方法，利用簡(jiǎn)單的

19、流動(dòng)模型假設(shè)，給出某些問題的解析解；三是數(shù)值模擬。實(shí)驗(yàn)研究耗費(fèi)巨大，而目前理論分析對(duì)于較復(fù)雜的非線性流動(dòng)現(xiàn)象還有寫無能為力。模型實(shí)驗(yàn)雖然能夠得到設(shè)計(jì)人員所需要的各種數(shù)據(jù)，但需要較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)周期和較為昂貴的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。計(jì)算流體力學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)研究與理論研究起到了促進(jìn)作用，也為簡(jiǎn)化流動(dòng)模型提供了更多的數(shù)據(jù)，使很多分析方法得到發(fā)展和完善。因而在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用廣泛，CFD以成本低、速度快、資料完備且可模擬各種不同的工況等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。

20、</p><p>　　本文為采用CFD方法，對(duì)空調(diào)房間內(nèi)空氣速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及空氣齡分布進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，為更好地對(duì)房間的送風(fēng)氣流組織選擇提供參考。</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景及研究目的與意義</p><p>　　潔凈室(Clean Room)，亦

21、稱為無塵室或清凈室[1]。它是污染控制的基礎(chǔ)，沒有潔凈室，污染敏感零件不可能批量生產(chǎn)。在FED-STD-2里面，潔凈室被定義為具備空氣過濾、分配、優(yōu)化、構(gòu)造材料和裝置的房間，其中特定的規(guī)則的操作程序以控制空氣懸浮微粒濃度，從而達(dá)到適當(dāng)?shù)奈⒘崈舳燃?jí)別[2]。潔凈室最主要之作用在于控制產(chǎn)品（如硅芯片等）所接觸之大氣的潔凈度日及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)良好之環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造，此空間我們稱之為潔凈室。按照國際慣例，無塵凈化級(jí)別主要是根據(jù)每立

22、方米空氣中粒子直徑大于劃分標(biāo)準(zhǔn)的粒子數(shù)量來規(guī)定。也就是說所謂無塵并非100%沒有一點(diǎn)灰塵，而是控制在一個(gè)非常微量的單位上。當(dāng)然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中符合灰塵標(biāo)準(zhǔn)的顆粒相對(duì)于我們常見的灰塵已經(jīng)是小的微乎其微，但是對(duì)于光學(xué)構(gòu)造而言，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的灰塵都會(huì)產(chǎn)生非常大的負(fù)面影響，所以在光學(xué)構(gòu)造產(chǎn)品的生產(chǎn)上，無塵是必然的要求。</p><p>　　計(jì)算流體力學(xué)[3]（Computational Fluid Dynamics，以下簡(jiǎn)稱為

23、CFD）是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種數(shù)值計(jì)算工具，用于求解流體的流動(dòng)和傳熱問題。它是流體力學(xué)的一個(gè)分支，用于求解固定幾何形狀空間內(nèi)的流體的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量方程以及相關(guān)的其它方程，并通過計(jì)算機(jī)模擬獲得某種流體在特定條件下的有關(guān)數(shù)據(jù)。CFD計(jì)算相對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究，具有成本低、速度快、資料完備、可以模擬真實(shí)及理想條件等優(yōu)點(diǎn)。二十世紀(jì)60年代末，CFD技術(shù)已經(jīng)在流體力學(xué)各相關(guān)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。近些年來，隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CFD應(yīng)用方面的研究開始活躍

24、起來。CFD模擬的目的是作出預(yù)測(cè)和獲得信息，以達(dá)到對(duì)流體流動(dòng)的更好控制。理論的預(yù)測(cè)出自于數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，而不是出自于一個(gè)實(shí)際的物理模型的結(jié)果。數(shù)學(xué)模型主要是由一組微分方程組成，這些方程的解就是CFD模擬的結(jié)果。CFD的基礎(chǔ)是動(dòng)量、能量、質(zhì)量守恒方程，在實(shí)際的應(yīng)用中還會(huì)綜合利用其它的方程[4]。</p><p>　　CFD計(jì)算的方法主要有三種：差分法、有限元法、有限體積法。計(jì)算流體力學(xué)是多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)

25、科學(xué)、流體力學(xué)、偏微分方程的數(shù)學(xué)理論、計(jì)算幾何學(xué)、數(shù)值分析等學(xué)科。這些學(xué)科的交叉融合，相互促進(jìn)和支持，也推動(dòng)著這些學(xué)科的深入發(fā)展。當(dāng)然，數(shù)值模擬也有一定的局限性。首先是要有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，這不是所有問題都能做到的。不少問題，其機(jī)理尚未完全清楚，很難有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于食品的研究還必須掌握其物性數(shù)據(jù)處理；其次是數(shù)值模擬中對(duì)數(shù)學(xué)方程進(jìn)行離散化處理時(shí)需要對(duì)計(jì)算中所遇到的穩(wěn)定性、收斂性等進(jìn)行分析。這些分析方法大部分對(duì)線性方程是有效的，對(duì)非線性

26、方程則沒有多大的效果；最后，數(shù)值模擬還受到計(jì)算機(jī)本身?xiàng)l件的限制，即計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和容量的限制。只有計(jì)算機(jī)的速度、內(nèi)存和外圍設(shè)備達(dá)到一定程度時(shí)才會(huì)有計(jì)算流體力學(xué)發(fā)展新階段的出現(xiàn)。作為一門發(fā)展學(xué)科，必然要有一個(gè)逐步成熟、完善的過程，上面這些問題也將在今后的研究中進(jìn)一步得到解決。比如：計(jì)算算法的研究、計(jì)算機(jī)并行性的研究、結(jié)合實(shí)驗(yàn)的研究等等都是針對(duì)上面這些問題進(jìn)行的[5]。</p><p>　　CFD最早運(yùn)用于汽車制造業(yè)

27、、航天事業(yè)及核工業(yè)，用離散方程解決空氣動(dòng)力學(xué)中的流體力學(xué)問題[6]。實(shí)際上CFD可以用于多種加工過程。近年來，由于人們生活水平的提高，顧客對(duì)食品的安全、品質(zhì)提出了更高的要求，加上政府部門的重視，CFD在食品制冷中的應(yīng)用研究得到了廣泛的開展[7]。CFD應(yīng)用的場(chǎng)合涉及到冷凍、冷藏庫、真空冷卻、冷藏鏈、冷藏陳列柜、冷凝等過程中食品的傳熱問題等多個(gè)方面[8]。利用CFD可以描述出潔凈內(nèi)氣流組織的細(xì)節(jié)變化情況，對(duì)潔凈室的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其有利。本課題

28、將以潔凈室為研究對(duì)象，把室內(nèi)結(jié)構(gòu)與潔凈室內(nèi)氣流組織數(shù)值計(jì)算有效地結(jié)合起來，從理論研究出發(fā)，結(jié)合工業(yè)實(shí)際，對(duì)潔凈室內(nèi)的氣流組織進(jìn)行綜合研究，并對(duì)冷風(fēng)機(jī)位置、風(fēng)量、氣體管道的布置方案、出風(fēng)速度等的變化對(duì)潔凈室內(nèi)流場(chǎng)及濃度場(chǎng)的影響進(jìn)行分析，從而提出對(duì)目前潔凈室優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體措施，并開發(fā)出氣調(diào)設(shè)計(jì)的專用軟件，這對(duì)提高我國潔凈室設(shè)計(jì)水平、節(jié)能以及改善潔凈室環(huán)境有深刻的現(xiàn)實(shí)意義[9]。</p><p>　　1.2 CFD技

29、術(shù)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究相比，CFD技術(shù)具有極大的優(yōu)勢(shì)，具體歸納如下：</p><p>　　(1) CFD可以獲得對(duì)流體流動(dòng)，質(zhì)量能量傳遞等過程的深入細(xì)致的描述；</p><p>　　(2) 可以大大節(jié)省研究設(shè)計(jì)所花的時(shí)間及成本；</p><p>　　(3) CFD可以用在那些無法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的場(chǎng)合，如高溫、危險(xiǎn)的環(huán)境；&l

30、t;/p><p>　　(4) CFD允許改變實(shí)驗(yàn)條件、參數(shù)，以獲得在一般實(shí)驗(yàn)中很難得到的大量信息資料； </p><p>　　(5) 在傳統(tǒng)開發(fā)環(huán)境中，大量的創(chuàng)新思路或設(shè)想難以驗(yàn)證，而在CFD技術(shù)輔助開發(fā)環(huán)境中，新設(shè)想的驗(yàn)證變得容易，設(shè)計(jì)者和工程師們直接利用CFD技術(shù)分析驗(yàn)證他們的新想法，因此有助于進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p

31、><p>　　二十世紀(jì)八十年代以來，隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)在工程計(jì)算中的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者在數(shù)值計(jì)算方面取得了很大的進(jìn)展。</p><p>　　1.3.1 CFD在暖通空調(diào)流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　空調(diào)設(shè)計(jì)的最終目的是以合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型實(shí)現(xiàn)所要求的室內(nèi)氣體環(huán)境（溫濕度、氣流、污染物質(zhì)濃度等指標(biāo)）。實(shí)現(xiàn)對(duì)這些環(huán)境參數(shù)的合理控制，有必要把握其流

32、場(chǎng)的分布特征。現(xiàn)代空調(diào)越來越多地考慮到人體舒適性的要求，而人體舒適性從流場(chǎng)的角度考慮就是要求流場(chǎng)的均勻，比如要求在人體所在的區(qū)域里，風(fēng)速均勻控制在一定數(shù)值內(nèi)，避免氣流過猛給人體帶來的不舒適感；要求整個(gè)流場(chǎng)區(qū)域溫度場(chǎng)分布均勻，尤其是人體附近區(qū)域溫度場(chǎng)，避免人體各部分溫差過大產(chǎn)生不適。這就需要對(duì)氣流組織進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂氣流組織設(shè)計(jì)，就是在空調(diào)房間內(nèi)合理地布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，組織通風(fēng)空調(diào)室內(nèi)的空氣流動(dòng)，使得經(jīng)過凈化和熱濕處理的空氣，合理地送入室

33、內(nèi)，在擴(kuò)散與混合的過程中，均勻地消除室內(nèi)余熱余濕，從而使工作地區(qū)具有舒適和滿意的空氣分布，如均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，以滿足人體舒適的要求[10]。</p><p>　　在傳統(tǒng)的室內(nèi)氣流組織設(shè)計(jì)中，往往采用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)及簡(jiǎn)單的理論分析來完成設(shè)計(jì)工作，憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)送風(fēng)口，回風(fēng)口和室內(nèi)熱源等因素進(jìn)行單純的合成（即線性近似），這存在較大的誤差，而試驗(yàn)又會(huì)帶來極高的成本。CFD的應(yīng)用則可以很好地解決這些問題，由

34、于CFD軟件可以相對(duì)準(zhǔn)確地給出流體流動(dòng)的細(xì)節(jié)，如速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)或濃度場(chǎng)分布的時(shí)變特性，因而很容易在對(duì)流場(chǎng)的分析中掌握室內(nèi)氣流的構(gòu)造、分布特征，為合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型提供有益的參考資料[11]。春蘭集團(tuán)陶建興等[5]人用STAR-CD對(duì)使用某型號(hào)四面出風(fēng)式壁掛空調(diào)器的房間的溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析，并與傳統(tǒng)出風(fēng)壁掛空調(diào)器流場(chǎng)作對(duì)比。在模擬研究中發(fā)現(xiàn)采用四面出風(fēng)式壁掛空調(diào)器的房間溫度場(chǎng)均勻，且左右對(duì)稱，在人體所處區(qū)域，風(fēng)速小于人敏感的0

35、.5m/s，可以保證房間溫度控制的精確性。研究還表明，通過STAR-CD模擬房間溫度場(chǎng)，結(jié)果直觀，對(duì)于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有重要的作用。金泰木等人使用有限元的分析軟件ANSYS5.6.1版本的多物理場(chǎng)分析中的流體計(jì)算模塊作為模擬分析平臺(tái)，對(duì)列車車廂硬臥包間送風(fēng)情況進(jìn)行計(jì)算模擬和分析。在模擬中選擇了k-ε模型，通過計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)采用包間行李</p><p>　　1.3.2 CFD在冰箱流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p>

36、<p>　　近年來，隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)冰箱的要求不再僅僅停留在冷藏上，而從冰箱耗電和食品的保鮮角度向廠家提出了更高的要求[7]。節(jié)能、環(huán)保和方便使用將是冰箱發(fā)展的主要方向，而其中節(jié)能是冰箱產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力中的最主要因素。目前許多企業(yè)在設(shè)計(jì)冰箱時(shí)采用的還是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，其缺點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)力。而如果使用CFD技術(shù)對(duì)冰箱系統(tǒng)中部件的傳熱、氣體的流動(dòng)進(jìn)行模擬，并在此基礎(chǔ)上采取一些措施來優(yōu)化裝置，就可以提高性能及

37、效率。</p><p>　　流場(chǎng)的優(yōu)化是冰箱設(shè)計(jì)中的重要問題[13]，因?yàn)槭称返谋ｕr質(zhì)量直接取決于箱內(nèi)空氣流場(chǎng)和溫度分布，而冰箱耗電量則與箱內(nèi)溫度場(chǎng)密切相關(guān)。流場(chǎng)的具體信息既不能由代數(shù)方程計(jì)算得到，而通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得工作量又太大，并且實(shí)驗(yàn)中需布置的傳感器又會(huì)在一定程度上破壞流場(chǎng)。這使得CFD方法得到廣泛使用。凌長(zhǎng)明和陶文銓針對(duì)冰箱從起動(dòng)到周期性非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行這一非穩(wěn)態(tài)自然對(duì)流進(jìn)行了二維數(shù)值模擬，以冰箱外表面溫度及兩個(gè)蒸發(fā)

38、器溫度為邊界條件，給出了直冷式冰箱在周期性非穩(wěn)態(tài)工況下速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果。丁國良使用有限元程序，對(duì)冰箱內(nèi)部的二維穩(wěn)態(tài)空氣流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，研究了冰箱熱負(fù)荷、內(nèi)部隔板與蒸發(fā)器及門之間的間距、內(nèi)部隔板的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)箱內(nèi)溫度分布與流場(chǎng)的影響。由于二維流場(chǎng)不能準(zhǔn)確地反映冰箱內(nèi)部空氣的流動(dòng)情況，楊沫、俞炳豐等人也意識(shí)到這一點(diǎn)，他們對(duì)冰箱箱內(nèi)三維流場(chǎng)作了分析。其中楊沫對(duì)冰箱內(nèi)的流動(dòng)和換熱建立了物理和數(shù)學(xué)模型，并對(duì)冰箱功能室內(nèi)流動(dòng)與換熱的物理模

39、型進(jìn)行一些假設(shè)，采用控制容積積分法對(duì)微分方程組進(jìn)行離散，應(yīng)用SIMPLE算法處理壓力和速度的耦合，對(duì)流一擴(kuò)散項(xiàng)的離散采用乘方格式，計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值吻合較好。俞炳豐以某廠生產(chǎn)</p><p>　　1.3.3 CFD在食品冷凍冷藏領(lǐng)域流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　冷凍冷藏使食品中微生物的活動(dòng)和酶的生化反應(yīng)得到抑制，可以更好地保證食品的質(zhì)量和安全，并延長(zhǎng)食品的貯藏時(shí)間和貨架期。隨著人

40、們生活水平的日益提高，對(duì)冷凍冷藏食品的質(zhì)量要求也越來越高，近年來冷藏鏈的提出和發(fā)展，使得食品冷凍、冷藏過程的研究拓展到了整個(gè)冷藏鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)。CFD在食品冷凍冷藏方面的研究近年來也非?；钴S。Mittal和Mallikarjunan模擬了肉制品的凍結(jié)過程[14]。Moureh和Derens對(duì)在冷鏈配送過程中采用托盤包裝的凍結(jié)食品的升溫狀況進(jìn)行模擬研究，冷凍冷藏裝置中氣流組織的合理性對(duì)冷藏冷凍食品的品質(zhì)保證起著關(guān)鍵的作用。在食品冷藏冷凍裝置

41、設(shè)計(jì)制造前，運(yùn)用CFD技術(shù)對(duì)其流場(chǎng)分布進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)冷卻設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以大大提高裝置的效率。Baleo等對(duì)陳列柜風(fēng)幕的空氣流動(dòng)情況進(jìn)行了模擬；Stribling D等人建立了冷藏陳列柜的二維CFD模型，在此基礎(chǔ)上研究了柜內(nèi)氣流場(chǎng)和傳熱機(jī)理[15]。由于大空間的強(qiáng)紊流情況復(fù)雜，CFD在冷庫中的應(yīng)用相對(duì)較少，胡浩等人建立了水果氣調(diào)庫庫內(nèi)氣體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，采用SIMPLE算法進(jìn)行求解，對(duì)水果氣調(diào)庫的降溫、降

42、</p><p>　　1.3.4 CFD方法在制冷其他方面的應(yīng)用</p><p>　　CFD在制冷領(lǐng)域其他方面也有較廣泛的應(yīng)用。Zehua Hu和Da Wen Sun用CFD方法分析了吹風(fēng)冷卻熟火腿過程中的傳熱傳質(zhì)情況，從而達(dá)到預(yù)測(cè)冷卻速率及干耗情況的目的，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值有較好的一致性。張桂先等對(duì)建筑物雙層換氣幕墻的傳熱特性進(jìn)行了全面的分析，運(yùn)用CFD紊流new k-ε模型對(duì)雙層換氣幕墻

43、熱通道的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，最終得出熱通道空氣層的對(duì)流換熱系數(shù)和雙層換氣幕墻的整體傳熱系數(shù)?？傊?，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和流體力學(xué)理論的不斷發(fā)展，CFD將在更多方面得到廣泛使用。</p><p>　　1.4 CFD在制冷領(lǐng)域應(yīng)用的前景</p><p>　　目前，CFD技術(shù)在我國制冷領(lǐng)域尚處在起步階段，現(xiàn)階段尚有大量工作要做，主要有如下幾個(gè)方面：</p><p

44、>　　(1) 繼續(xù)加強(qiáng)算法理論方面的基礎(chǔ)研究；</p><p>　　(2) 需要對(duì)CFD關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫作進(jìn)一步的統(tǒng)一，提高使用效率，如加強(qiáng)與CAD數(shù)據(jù)的連接以提高其通用性；</p><p>　　(3) 解析結(jié)果和實(shí)測(cè)的驗(yàn)證：CFD的解析結(jié)果應(yīng)盡可能通過實(shí)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，反饋于軟件的完善，以期進(jìn)一步提高解析精度。</p><p>　　盡管CFD技術(shù)還存在一些不足，作為

45、一種新技術(shù)，CFD必然隨著科技的發(fā)展而不斷趨于成熟，將在工程問題的分析、技術(shù)改造的評(píng)價(jià)、生產(chǎn)管理的指導(dǎo)等方面得到更多的應(yīng)用，也必將對(duì)我國制冷領(lǐng)域的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。</p><p>　　第二章 潔凈室內(nèi)不同吹風(fēng)口位置物理模型的建立</p><p>　　2.1 潔凈室物理數(shù)字模型的建立</p><p>　　本文以一間簡(jiǎn)易小房間為例子，長(zhǎng)6.0m，寬4.8m，

46、高3.2m，潔凈室內(nèi)擺放一張長(zhǎng)3.0m，寬1.6m，高1.2m的操作臺(tái)。</p><p><b>　　2.1.1 創(chuàng)建點(diǎn)</b></p><p>　　由GAMBIT建立簡(jiǎn)化模式，啟動(dòng)GAMBIT如圖2-1所示，點(diǎn)擊run。</p><p>　　圖2-1 GAMBIT啟動(dòng)對(duì)話框</p><p>　　啟動(dòng)之后創(chuàng)建點(diǎn)，分別為

47、點(diǎn)(0，0，0)、(6，0，0)、(6，4.8，0)、(0，4.8，0)、(1.5，1.6，0)、(4.5，1.6，0)、(1.5，3.2，0)、(4.5，3.2，0)等八個(gè)點(diǎn).。</p><p>　　操作：GEOMETRY → VERTEX → CREATE VERTEX，打開創(chuàng)建點(diǎn)對(duì)話框，如圖2-2所示。</p><p>　　Global項(xiàng)，在x：右側(cè)輸入0（A點(diǎn)的x坐標(biāo)）。</

48、p><p>　　在y：右側(cè)輸入0（A點(diǎn)的y坐標(biāo)）。</p><p>　　在z：右側(cè)輸入0（A點(diǎn)的z坐標(biāo)）。</p><p>　　保留其他默認(rèn)的設(shè)置，點(diǎn)擊Apply。</p><p>　　經(jīng)過以上的操作，創(chuàng)建了A點(diǎn)，此時(shí)在圖形窗口顯示有一個(gè)白色的十字，位于（0，0，0）處。</p><p>　　仿照以上的操作，繼續(xù)創(chuàng)建其他的

49、7個(gè)點(diǎn)。</p><p><b>　　2.1.2 創(chuàng)建線</b></p><p>　　操作：GEOMETRY → EDGE → CREATE EDGE，彈出創(chuàng)建線對(duì)話框，如圖2-3所示。</p><p>　　點(diǎn)擊Vertices右側(cè)黃色區(qū)域內(nèi)。</p><p>　　按下Shift + 鼠標(biāo)左鍵，依次點(diǎn)擊A、B兩點(diǎn)。<

50、;/p><p>　　保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Apply。</p><p>　　此時(shí)，由A、B兩點(diǎn)連成一條直線，顏色為黃色。</p><p>　　圖2-2 創(chuàng)建點(diǎn)對(duì)話框 圖2-3 創(chuàng)建線對(duì)話框</p><p><b>　　2.1.3 創(chuàng)建面</b></p><p>

51、　　操作：GEOMETRY → FACE → FORM FACE，打開創(chuàng)建面對(duì)話框，如圖2-4所示。本節(jié)有兩個(gè)面，應(yīng)該分別創(chuàng)建。首先創(chuàng)建主體的面，然后再創(chuàng)建操作臺(tái)的面。</p><p>　　點(diǎn)擊Edge右側(cè)黃色區(qū)域。</p><p>　　按住Shift鍵依次點(diǎn)擊外圍的四條線段。</p><p>　　點(diǎn)擊Apply確認(rèn)，此時(shí)組成面的邊將變?yōu)樗{(lán)色。</p>

52、<p>　　同理，再將里面的四條線段組成一個(gè)面。</p><p>　　完成以上的操作之后，得到潔凈室俯視圖。如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 潔凈室俯視簡(jiǎn)化圖</p><p>　　上面的是潔凈室的俯視圖，同樣的道理，我們可以畫一個(gè)正面的側(cè)視圖。由于操作臺(tái)下方與地面平行，所以我們將這條線段舍去不畫，如圖2-6所示。</p>&

53、lt;p>　　圖2-6 潔凈室側(cè)視簡(jiǎn)化圖</p><p>　　2.1.4 創(chuàng)建三維</p><p>　　操作：GEOMETRY → VOLUME → CREATE VOLUME，彈出創(chuàng)建長(zhǎng)方體設(shè)置對(duì)話框，如圖2-7所示。</p><p>　　在Width(X)右側(cè)輸入6.0。</p><p>　　在Depth(Y)右側(cè)輸入4.8。&l

54、t;/p><p>　　在Height右側(cè)輸入3.2。</p><p>　　保留Coordinate Sys.（坐標(biāo)系統(tǒng)）的默認(rèn)設(shè)置。</p><p>　　在Direction右側(cè)選擇Centered。</p><p>　　點(diǎn)擊Apply，生成主體。</p><p>　　同理再創(chuàng)建操作臺(tái)，利用Move/Copy Volume

55、打開移動(dòng)復(fù)制對(duì)話框，點(diǎn)級(jí)move，使其前面方框顯示紅色。鼠標(biāo)點(diǎn)擊Volume右邊黃色的方框，然后按住Shift再點(diǎn)擊操作臺(tái)，在Global中的z：右邊輸入-1，如圖2-8所示。</p><p>　　最后點(diǎn)擊Apply，生成潔凈室三維圖，如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-7 長(zhǎng)方體設(shè)置對(duì)話框 圖2-8 移動(dòng)/復(fù)制對(duì)話框</p><p>

56、;　　圖2-9 潔凈室立體簡(jiǎn)化圖</p><p>　　為求解方便，對(duì)模型進(jìn)行一下簡(jiǎn)化：</p><p>　　庫內(nèi)氣體為不可壓縮且符合Boussineq假設(shè)；</p><p>　　庫內(nèi)的流場(chǎng)是穩(wěn)態(tài)的，在所有的微分方程中，可忽略時(shí)間項(xiàng)的影響；</p><p>　　忽略圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣體泄漏，即可認(rèn)為庫體是密閉的；</p><p&g

57、t;　　庫內(nèi)空氣在庫體壁面上無滑移；</p><p>　　氣體物性參數(shù)為常數(shù)。</p><p>　　根據(jù)上述的一些假定條件利用商用計(jì)算軟件FLUENT對(duì)冷藏車車廂進(jìn)行二維數(shù)值模擬分析，得到了車廂內(nèi)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)分布的詳細(xì)信息。</p><p>　　2.2 潔凈室內(nèi)吹風(fēng)口在不同位置時(shí)物理模型的建立</p><p>　　2.2.1 吹風(fēng)口在頂部

58、時(shí)的物理模型建立</p><p>　　用二維GAMBIT創(chuàng)建網(wǎng)格圖，潔凈室吹風(fēng)口設(shè)在頂部，吹風(fēng)口長(zhǎng)為2m，回風(fēng)口設(shè)在潔凈室下部?jī)蓚?cè)，高為0.3m，距離地面設(shè)為0.3m。</p><p>　　打開GAMBIT，前面的步驟如2.1創(chuàng)建面，之后再對(duì)邊界線的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)分布進(jìn)行確定，這一步是定義集幾何邊線上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分布，內(nèi)容主要是選中線、確定線上節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及在線上的分布。</p>&

59、lt;p>　　操作：MESH → EDGE → MESH EDGES，打開創(chuàng)建邊線網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)話框，如圖2-10所示。</p><p>　　Edges表示邊線選取欄，右側(cè)黃色區(qū)域顯示選取的邊線標(biāo)識(shí)，再右側(cè)向上的箭頭可以打開線段選取列表。點(diǎn)擊Edges右側(cè)的黃色區(qū)域，使其在活動(dòng)狀態(tài)。按下Shift+鼠標(biāo)左鍵選取需要的邊線。</p><p>　　Pick with links表示選取方式。

60、左側(cè)按鈕選中時(shí)，表示可用鼠標(biāo)選?。挥覀?cè)Reverse表示點(diǎn)取后即顯示。</p><p>　　Use first edge settings表示當(dāng)有多條邊被選中時(shí)，以第一條邊的設(shè)置為準(zhǔn)。</p><p>　　Grading取Apply表示應(yīng)用設(shè)置進(jìn)行網(wǎng)格劃分。</p><p>　　Type表示類型選擇，Successive Ratio表示等比系列，這里選擇默認(rèn)設(shè)置。&

61、lt;/p><p>　　Invert表示對(duì)Ratio項(xiàng)的值去倒數(shù)，Ratio表示內(nèi)部節(jié)點(diǎn)間距離的公式，在這里填入1，表示等距離分布。</p><p>　　Double sided的選中與否表示內(nèi)部節(jié)點(diǎn)取單、雙向分布。</p><p>　　Spacing表示節(jié)點(diǎn)分布設(shè)置。既可選給定節(jié)點(diǎn)間距離（interval size），也可以選給節(jié)點(diǎn)的數(shù)量（interval count

62、）。在這里選擇Apply，并且在其下方選取interval count，并填入一定數(shù)值（將邊線分為一定等份）。</p><p>　　Options表示操作選項(xiàng)：選取Mesh項(xiàng)；若對(duì)已有網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置，則還應(yīng)選中移動(dòng)舊網(wǎng)格項(xiàng)（Remove old Mesh）。在這里Options項(xiàng)選取Mesh。</p><p>　　點(diǎn)擊Apply。生成邊線的節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　

63、完成一條邊線的設(shè)置后，再對(duì)其他邊線網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行確定，像上面的設(shè)置一樣，將每條邊線都進(jìn)行網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的確定。再進(jìn)行面網(wǎng)格的形成，最終如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-10 邊線網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)話框 圖2-11 吹風(fēng)口在頂部時(shí)模型簡(jiǎn)化網(wǎng)格圖</p><p>　　創(chuàng)建好網(wǎng)格之后再對(duì)該房間進(jìn)行邊界設(shè)置。如果顯示網(wǎng)格的時(shí)候，看著眼花，就把網(wǎng)格關(guān)掉，點(diǎn)擊右下角圖標(biāo)，打開顯示屬性設(shè)置

64、對(duì)話框，如圖2-12所示。在Mesh項(xiàng)中選擇Off，再點(diǎn)擊Apply，點(diǎn)擊Close，關(guān)閉對(duì)話框就可以了。</p><p>　　這樣就可以使得邊界更加清晰，以便進(jìn)行邊界類型的設(shè)置，這里應(yīng)該注意的是我們僅僅是關(guān)掉了網(wǎng)格的顯示，而網(wǎng)格是不會(huì)丟失的，你可以在Mesh項(xiàng)中選On后，點(diǎn)擊Apply就又可以看到網(wǎng)格了。</p><p>　　接下來我們進(jìn)行邊界類型的設(shè)置。</p><

65、p>　　操作：ZONES → SPECIFY BOUNDARY TYPES，打開定義邊界類型對(duì)話框，如圖2-13所示。</p><p>　　圖2-12 顯示設(shè)置對(duì)話框 圖2-13 定義邊界類型設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　Action表示操作選項(xiàng)，有四種選擇：Add（增加）；Modify（修改）；Delete（刪除）；Delete all（刪除全部）。在這里我們剛

66、剛開始設(shè)置，就選擇Add。</p><p>　　Name項(xiàng)顯示邊界名稱。先在邊界名稱出輸入inlet。</p><p>　　Type項(xiàng)是邊界類型。這里我們選擇VELOCITY_INLET。</p><p>　　Show Labels項(xiàng)，是否顯示邊界編碼。這里我們可以不選，</p><p>　　Show Colors項(xiàng)，是否顯示邊界顏色。這里我

67、們也可以不選。</p><p>　　點(diǎn)擊Entity欄Edges右側(cè)黃色區(qū)域，按下Shift+鼠標(biāo)左鍵，再點(diǎn)擊入口邊界線。</p><p>　　點(diǎn)擊Apply。這樣就添加了一個(gè)邊界條件。</p><p>　　設(shè)置好一個(gè)邊界條件之后，我們繼續(xù)按照同樣的方法設(shè)置出口邊界條件，以及墻體的邊界條件。這里要注意，GAMBIT對(duì)于沒有定義的邊界線（二維）統(tǒng)統(tǒng)定義為固壁邊界（WA

68、LL），所以，如果其他邊界線均為固壁的話，可以不定義，結(jié)果是一樣的。</p><p>　　定義好邊界條件之后，最后還要將其做網(wǎng)格輸出并且保存文件。</p><p>　　操作：File → Export → Mesh...，打開輸出網(wǎng)格文件對(duì)話框，如圖2-14所示。</p><p>　　在File Name右側(cè)填入要輸出的文件名。</p><p&g

69、t;　　選中Export 2－D（X—Y）Mesh（二維網(wǎng)格）。</p><p>　　點(diǎn)擊Accept確認(rèn)。這樣就完成了網(wǎng)格文件的輸出操作了。</p><p>　　退出GAMBIT，在詢問是否保存現(xiàn)在的文件的時(shí)候，點(diǎn)擊Yes，這樣就保存并且退出了GAMBIT。</p><p>　　圖2-14 輸出網(wǎng)格文件對(duì)話框</p><p>　　在潔凈室

70、內(nèi)放置操作臺(tái)時(shí)，我們也建立一個(gè)模型，操作臺(tái)到兩側(cè)的距離為1.5m，高度為1.2m，根據(jù)2.2.1所示的操作步驟，由FLUENT前處理軟件GAMBIT建立起潔凈室在有操作臺(tái)時(shí)二維的簡(jiǎn)化網(wǎng)格模型，如圖2-15所示。</p><p>　　圖2-15 頂吹時(shí)有操作臺(tái)的二維網(wǎng)格模型</p><p>　　2.2.2 吹風(fēng)口在側(cè)面時(shí)的物理模型建立</p><p>　　潔凈室吹風(fēng)

71、口設(shè)在左上角，風(fēng)口高度為0.3m，回風(fēng)口則設(shè)在潔凈室右下角，高度為0.3m，距離地面高度也為0.3m。由FLUENT的前處理軟件GAMBIT建立簡(jiǎn)化的二維幾何模型，操作步驟如2.2.1，建立的簡(jiǎn)化網(wǎng)格模型如圖2-16所示。將創(chuàng)建好的網(wǎng)格模型做網(wǎng)格輸出并保存在文件夾中。</p><p>　　圖2-16 吹風(fēng)口在側(cè)上角時(shí)物理模型二維簡(jiǎn)化網(wǎng)格圖</p><p>　　同樣的，我們把操作臺(tái)放進(jìn)去，

72、用GAMBIT重新建立簡(jiǎn)化物理模型。潔凈室網(wǎng)格模型如圖2-17所示。將網(wǎng)格進(jìn)行輸出并保存。</p><p>　　圖2-17 側(cè)吹時(shí)有操作臺(tái)的二維網(wǎng)格模型</p><p>　　2.2.3 吹風(fēng)口鋪滿側(cè)面時(shí)物理模型的建立</p><p>　　把潔凈室左側(cè)整個(gè)墻面都設(shè)為吹風(fēng)口，則風(fēng)口高度為3.2m，把潔凈室右側(cè)墻面設(shè)為回風(fēng)口，高度也為3.2m。由FLUENT的前處理軟件

73、GAMBIT建立簡(jiǎn)化的幾何網(wǎng)格模型，如圖2-18所示。將網(wǎng)格進(jìn)行輸出并保存。</p><p>　　圖2-18 潔凈室吹風(fēng)口鋪滿左墻時(shí)物理模型二維簡(jiǎn)化網(wǎng)格圖</p><p>　　當(dāng)潔凈室有操作臺(tái)時(shí)，由GAMBIT建立網(wǎng)格模型，則吹風(fēng)口鋪滿墻壁時(shí)的物理模型如圖2-19所示。將網(wǎng)格進(jìn)行輸出并保存。</p><p>　　圖2-19 潔凈室吹風(fēng)口鋪滿左墻時(shí)物理模型二維簡(jiǎn)化

74、網(wǎng)格圖</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要通過GAMBIT軟件，建立潔凈室房間二維的簡(jiǎn)化的物理模型。說明了網(wǎng)格創(chuàng)建的具體步驟，從畫點(diǎn)到連成線再到組成面，從劃分邊界線節(jié)點(diǎn)到劃分面網(wǎng)格再到設(shè)置邊界條件，創(chuàng)建了數(shù)字、物理模型。最后將創(chuàng)建好的網(wǎng)格以Mesh的形式進(jìn)行輸出，以備后來使用。</p><p>

75、　　第三章 潔凈室內(nèi)不同吹風(fēng)口位置的氣體流場(chǎng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 潔凈室內(nèi)無操作臺(tái)時(shí)三種不同吹風(fēng)口位置的數(shù)值結(jié)果分析</p><p>　　創(chuàng)建好網(wǎng)格物理模型后，再利用FLUENT軟件進(jìn)行潔凈室內(nèi)氣體換熱的仿真計(jì)算。</p><p>　　3.1.1 啟動(dòng)FLUENT</p><p>　　啟動(dòng)FLUENT-2d求解器。點(diǎn)

76、擊桌面上的FLUENT啟動(dòng)圖標(biāo)，打開啟動(dòng)對(duì)話框，如圖3-1所示。其中有四種版本供選擇：2d（表示二維單精度求解器）、2ddp（表示二維雙精度求解器）、3d（表示三維單精度求解器）、3ddp（表示三維雙精度求解器），這里我們選擇2d，點(diǎn)擊Run，啟動(dòng)2d求解器。</p><p>　　圖3-1 啟動(dòng)求解器對(duì)話框</p><p><b>　　讀入網(wǎng)格文件</b></

77、p><p>　　操作：File → Read →Case...</p><p>　　找到并選擇要讀入的網(wǎng)格文件（其后綴名為msh），點(diǎn)擊OK，完成輸入網(wǎng)格文件的操作。在網(wǎng)格讀入完成后，會(huì)在信息反饋窗口內(nèi)顯示如圖3-2所示信息。其中包括節(jié)點(diǎn)數(shù)761及網(wǎng)格、材料、邊界名稱等信息，最后的Done表示FLUENT讀入網(wǎng)格成功。</p><p>　　圖3-2 讀入網(wǎng)格文件的信息

78、反饋</p><p><b>　　網(wǎng)格檢查</b></p><p>　　操作Grid → Chech</p><p>　　FLUENT在信息反饋窗口顯示如圖3-3所示信息。</p><p>　　圖3-3 網(wǎng)格檢查信息反饋</p><p>　　網(wǎng)格檢查列出了x、y的最小值和最大值。還給出了單元的最

79、大體積和最小體積、最大面積和最小面積等。網(wǎng)格檢查會(huì)報(bào)出有關(guān)網(wǎng)格的任何錯(cuò)誤，特別是要求確保最小體積不能是負(fù)值，否則FLUENT將無法計(jì)算。</p><p><b>　　網(wǎng)格信息</b></p><p>　　操作：Grid → Info → Size，系統(tǒng)反饋網(wǎng)格信息如圖3-4所示。顯示700個(gè)網(wǎng)格、1460個(gè)面（線）、761個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)等信息。</p>&l

80、t;p>　　圖3-4 網(wǎng)格信息</p><p><b>　　平滑（交換）網(wǎng)格</b></p><p>　　操作：Grid → Smooth/Swap...，打開平滑與交換網(wǎng)格對(duì)話框，如圖3-5所示。</p><p>　　點(diǎn)擊Smooth，再點(diǎn)擊Swap，重復(fù)上述操作，直到FLUENT報(bào)告沒有需要交換的面為止（如圖3-6所示）。然后點(diǎn)擊C

81、lose，關(guān)閉對(duì)話框。這項(xiàng)功能對(duì)于三角形的單元來說比較重要。</p><p>　　圖3-5 平滑與交換網(wǎng)格對(duì)話框 圖3-6平滑與交換網(wǎng)格信息</p><p><b>　　確定長(zhǎng)度的單位</b></p><p>　　操作：Grid → Scale...，打開長(zhǎng)度單位對(duì)話框，如圖3-7所示。</p>&

82、lt;p>　?、僭趩挝晦D(zhuǎn)換（Units Conversion）欄中的網(wǎng)格長(zhǎng)度單位（Grid Was Created In）右側(cè)下拉列表中選擇m。</p><p>　　②點(diǎn)擊Change Length Units，此時(shí)，在Domain Extents欄中給出了區(qū)域的范圍和度量的單位。</p><p>　?、埸c(diǎn)擊下面的Scale。</p><p>　?、茳c(diǎn)擊Clo

83、se，關(guān)閉對(duì)話框。</p><p>　　圖3-7 長(zhǎng)度單位設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　一般來說沒有必要對(duì)其他單位進(jìn)行改動(dòng)，若一定要對(duì)某些單位進(jìn)行改動(dòng)，應(yīng)啟動(dòng)Set Units對(duì)話框。</p><p><b>　　顯示網(wǎng)格</b></p><p>　　操作：Display → Grid...，打開顯示網(wǎng)格對(duì)話框，如圖

84、3-8所示。</p><p>　　在表面（Surfaces）項(xiàng)選擇所有的表面。再點(diǎn)擊Display，則顯示的網(wǎng)格圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-8 顯示網(wǎng)格對(duì)話框 圖3-9 潔凈室網(wǎng)格圖</p><p>　　在網(wǎng)格圖中，可以用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊邊界線，則在信息反饋窗口內(nèi)將顯示此邊界的類型等信息。也可以用這種方法檢

85、查任何內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)格線的信息。這一功能在設(shè)置邊界條件時(shí)非常方便。</p><p>　　3.1.2 建立求解模型</p><p>　　設(shè)置求解器（Solver）</p><p>　　操作：Define → Models → Solver...，打開求解器設(shè)置對(duì)話框，如圖3-10所示。這里我們保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊下面的OK確認(rèn)。</p><p>　

86、　求解器設(shè)置對(duì)話框中各項(xiàng)含義如下：</p><p>　?、賁olver（求解器）：Pressure Based為壓力基求解法；Density Based為密度基求解法。</p><p>　　②Formulation（算法）：Implicit為隱式算法；Explicit為顯式算法。</p><p>　?、跾pace（空間屬性）：2D為二維空間；Axisymmetric

87、為軸對(duì)稱空間；Axisymmetric Swirl為軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)空間。</p><p>　?、躎ime（時(shí)間屬性）：Steady為定常流動(dòng)；Unsteady為非定常流動(dòng)。</p><p>　?、軻elocity Formulation（速度屬性）：Absolute為絕對(duì)速度；Relative為相對(duì)速度。</p><p><b>　　選擇湍流模型</b&

88、gt;</p><p>　　操作：Define → Models → Viscous...，打開湍流模型選擇對(duì)話框，如圖3-11所示。</p><p>　　圖中，Inviscid表示無黏（理想）流體；Laminar表示層流模型；另外4個(gè)為常見的湍流模型。這里我們選擇k-epsilon（2 eqn）；打開湍流模型設(shè)置對(duì)話框，如圖30-12保留默認(rèn)的值（湍流模型常數(shù)），點(diǎn)擊OK。</p&

89、gt;<p>　　在Model Constants中的數(shù)據(jù)是可以改變的，系統(tǒng)默認(rèn)的數(shù)據(jù)是比較通用的設(shè)置，可試用于大多數(shù)問題，一般不用改動(dòng)。</p><p>　　圖3-10 求解器設(shè)置對(duì)話框 圖3-11 湍流模型選擇對(duì)話框</p><p>　　圖3-12 湍流模型設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　選擇能量方程&l

90、t;/b></p><p>　　操作：Define → Models → Energy...，打開能量方程設(shè)置對(duì)話框，如圖3-13所示。</p><p>　　點(diǎn)擊Energy Equation左側(cè)的按鈕，再點(diǎn)擊OK，啟動(dòng)能量方程。</p><p>　　圖3-13 能量方程設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　3.1.3 設(shè)置流體的物理屬性&

91、lt;/p><p>　　操作：Define → Materials...，打開材料設(shè)置對(duì)話框，如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 流體材料設(shè)置對(duì)話框</p><p>　?、?在Properties（屬性）欄中，在Density（密度）右邊下拉列表中選擇incompressible ideal-gas。</p><p>　?、?保

92、持其他默認(rèn)設(shè)置。</p><p>　　③ 點(diǎn)擊Change/Create，保存設(shè)置。</p><p>　?、?點(diǎn)擊Close，關(guān)閉流體屬性設(shè)置對(duì)話框。</p><p>　　3.1.4 設(shè)置邊界條件</p><p>　　操作：Define → Boundary Conditions...，打開邊界條件設(shè)置對(duì)話框，如圖3-15所示。圖中，Zone

93、欄為區(qū)域標(biāo)識(shí)，Type欄內(nèi)為相應(yīng)的屬性。</p><p><b>　　設(shè)置工作流體為空氣</b></p><p>　?、?在Zone欄中選擇fluid，其類型在右邊Type欄內(nèi)為fluid。</p><p>　　② 點(diǎn)擊，打開Fluid設(shè)置對(duì)話框，如圖3-16所示。</p><p>　　③ 保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK，關(guān)閉材

94、料選擇對(duì)話框。</p><p>　　圖3-15 邊界條件設(shè)置對(duì)話框 圖3-16 流體設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　設(shè)置入口速度邊界條件</p><p>　?、?在圖3-15的Zone欄中選擇inlet；在右邊Type欄內(nèi)仙蹤其類型為Velocity_inlet。</p><p>　　② 點(diǎn)擊Set...，

95、打開速度邊界設(shè)置對(duì)話框，如圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17 入口速度邊界設(shè)置對(duì)話框</p><p>　?、?在Velocity Specification Method（速度給定方式）下拉列表中選擇Magnitude，Normal to Boundary（給定速度大小，速度方向垂直于邊界）。</p><p>　?、?在Velocity Magnit

96、ude（速度大?。┮粰趦?nèi)輸入0.5，右側(cè)欄內(nèi)顯示constant（常值）。</p><p>　?、?在Turbulence中，Specification Method（定義方法）一欄的下拉列表中選擇Intensity and Hydraulic Diameter（湍流強(qiáng)度與水力直徑）。</p><p>　?、?在Turbulence Intensity（湍流強(qiáng)度）一欄輸入10（來流的湍流強(qiáng)

97、度）。</p><p>　?、?Hydraulic Diameter（水力直徑）一欄輸入2（入口尺寸）。</p><p>　　⑧ 在Temperature（溫度）一欄內(nèi)輸入298。</p><p>　　⑨ 點(diǎn)擊OK，關(guān)閉inlet設(shè)置對(duì)話框。</p><p><b>　　設(shè)置出口邊界條件</b></p>&

98、lt;p>　　在Zone欄內(nèi)選擇outlet，其邊界類型為outflow，點(diǎn)擊Set...，打開出口邊界設(shè)置對(duì)話框，如圖3-18所示。這里我們保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK。</p><p>　　圖3-18 出口邊界條件設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　設(shè)置壁面邊界</b></p><p>　　對(duì)于壁面，保持默認(rèn)設(shè)置，如圖3-19所示，絕

99、熱壁面，熱流量設(shè)為0。</p><p>　　圖3-19 壁面邊界設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　3.1.4 迭代求解</p><p><b>　　設(shè)置求解控制參數(shù)</b></p><p>　　操作：Solver → Controls → Solution...，打開求解控制參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖3-20所示。保留默認(rèn)設(shè)置

100、，點(diǎn)擊OK。</p><p>　　圖3-20 求解控制設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　流場(chǎng)初始化</b></p><p>　　操作：Solver → Initialize → Initialize...，打開流場(chǎng)初始化對(duì)話框，如圖3-21所示。</p><p>　　圖3-21 流場(chǎng)初始化對(duì)話框</p&g

101、t;<p>　?、?在Compute From列表中選擇inlet，則流場(chǎng)初始數(shù)據(jù)，也就是對(duì)話框中的數(shù)據(jù)與邊界inlet相同。</p><p>　　② 點(diǎn)擊Init，再點(diǎn)擊Close，關(guān)閉初始化對(duì)話框。</p><p><b>　　設(shè)置殘差</b></p><p>　　操作：Solver → Monitors → Residual

102、...，打開殘差監(jiān)視器，如圖3-22所示。</p><p>　　在Options項(xiàng)選擇Print和Plot，保留其他設(shè)置不變，點(diǎn)擊OK。</p><p>　　圖3-22 殘差監(jiān)視器設(shè)置對(duì)話框</p><p><b>　　設(shè)置監(jiān)視器</b></p><p>　　在出口處，所關(guān)心的是溫度、速度是否達(dá)到溫度值，為此，可以設(shè)置

103、監(jiān)視器，對(duì)所關(guān)心的截面和物理量進(jìn)行檢監(jiān)測(cè)。</p><p>　　操作：Solver → Monitors → Surface...，打開表面監(jiān)視器設(shè)置對(duì)話框，如圖3-23所示。</p><p>　　圖3-23 表面監(jiān)視器設(shè)置對(duì)話框</p><p>　?、?將Surface Monitors右側(cè)的數(shù)目增加1。</p><p>　?、?選擇Pl

104、ot（若同時(shí)選中Write，還可以將結(jié)果寫入文件）。</p><p>　?、?點(diǎn)擊monitor-1最右邊的Define...，則出現(xiàn)表面監(jiān)視器定義對(duì)話框，如圖3-24所示。</p><p>　?、?在Report of項(xiàng)選擇Temperature...和Static Temperature。</p><p>　?、?在Surfaces項(xiàng)選擇監(jiān)測(cè)表面為outlet。

105、</p><p>　?、?在Report Type下拉列表中選擇</p><p><b>　?、?點(diǎn)擊OK。</b></p><p>　　圖3-24 表面監(jiān)視器定義對(duì)話框</p><p><b>　　開始迭代計(jì)算</b></p><p>　　操作：Solver → Iter

106、ate...，打開迭代計(jì)算對(duì)話框，如圖3-25</p><p>　?、?在Number of Iterations（迭代次數(shù)）欄內(nèi)輸入200。</p><p>　?、?點(diǎn)擊Iterate開始計(jì)算。</p><p>　　圖3-25 迭代參數(shù)設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　經(jīng)過40次的迭代計(jì)算，殘差達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)停止計(jì)算，殘差監(jiān)測(cè)曲線如圖3

107、-26所示。出口截面上的平均溫度也已經(jīng)走平，出口截面平均溫度的監(jiān)測(cè)曲線如圖3-27所示，表明出口截面上的平均溫度已經(jīng)基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)了。</p><p>　　圖3-26 殘差監(jiān)測(cè)曲線</p><p>　　圖3-27 出口平均溫度監(jiān)測(cè)曲線</p><p><b>　　保存文件</b></p><p>　　操作：File

108、 → Write → Case&Date...，輸入文件名后點(diǎn)擊OK。</p><p>　　3.1.5顯示計(jì)算結(jié)果</p><p>　　利用不同顏色顯示速度分布云圖（填充方式）</p><p>　　操作：Display → Contours...，打開繪制云圖設(shè)置對(duì)話框，如圖3-28所示。</p><p>　　① 在Contours

109、of項(xiàng)選擇Velocity...（速度）和Velocity Magnitude（速度大?。?。</p><p>　　② 在Options下選擇Filled（填充方式）。</p><p>　?、?點(diǎn)擊下面的Compute；在對(duì)話框中可顯示當(dāng)前流場(chǎng)中最小速度為0，最大速度為0.86m/s（呈灰色部分，不能改動(dòng)）。</p><p>　　④ 點(diǎn)擊下面的Display，則將顯示

110、如圖3-29所示速度分布云圖。</p><p>　　圖3-28 繪制云圖設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　圖3-29 速度分布云圖</p><p><b>　　顯示溫度場(chǎng)</b></p><p>　　在繪制云圖對(duì)話框中的Contours of下拉列表中選擇Temperature...（溫度）和Static Temper

111、ature（靜溫）。點(diǎn)擊Compute。再點(diǎn)擊Display。溫度分布云圖如圖3-30所示，如果在Options下不選擇Filled，則流場(chǎng)的等溫線如圖3-31所示。</p><p>　　在Levels下可選擇顯示等溫線的條數(shù)（即溫度場(chǎng)分成多少條等溫線）。同樣的方法還可設(shè)置等壓線等。</p><p>　　圖3-30 溫度分布云圖</p><p>　　圖3-31

112、等溫線曲線圖</p><p><b>　　顯示速度矢量場(chǎng)</b></p><p>　　操作：Display → Velocity Vectors...，打開速度矢量場(chǎng)設(shè)置對(duì)話框，如圖3-32所示。</p><p>　?、?點(diǎn)擊Compute，可以看到最大速度和最小速度值（呈灰色）。</p><p>　?、?在Scale項(xiàng)

113、填入1。</p><p>　　③ 保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Display，得到速度矢量場(chǎng)如圖3-33所示。</p><p>　　在Options下的Auto Scale（自動(dòng)確定長(zhǎng)度）在默認(rèn)情況下是選中的，但不一定是最合適的，可以進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　圖3-32 速度矢量場(chǎng)設(shè)置對(duì)話框</p><p>　　圖3-33 速度矢量圖&l

114、t;/p><p>　　3.1.6 其他兩種吹風(fēng)口位置的計(jì)算結(jié)果</p><p>　　當(dāng)吹風(fēng)口在左上角時(shí)，步驟如3.1所示。在設(shè)置邊界條件時(shí)，在設(shè)置入口的邊界條件中，我們將水力直徑調(diào)為0.3，其他選項(xiàng)與圖3-17所示一樣保持不變。其余的設(shè)置均同3.1。則得到潔凈室側(cè)吹是的計(jì)算結(jié)果。殘差監(jiān)測(cè)曲線如圖3-34所示，溫度分布云圖如圖3-35所示，壓力分布云圖如圖3-36所示，速度矢量圖如圖3-37所示