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通风空腔出流边界条件的多方位探讨
2008-11-17 10:46:59  作者:佚名  来源:网友发表  浏览次数:9  
  •   本文模拟分析了等温情况下两种常见的送回风形式(同侧送侧回、异侧送侧回)的各自不同的几何形状、出口边界条件及位置对气流分布的影响,并分析了送风口气流射流、短路及其与回风口位置、边界条件的关系。接着模拟分析了非等温情况下两种常见的送回风形式(同侧送侧回、异侧送侧回)的各自不同的出口边界条件及热源位置对气流分布的影响,并分析了送风口气流射流及其与回风口动量边界条件、热源位置等的关系。从这些数值模拟实践中总结和发现了通风空腔的出流边界条件需要多方位分析,没有一成不变或全能型的出口边界条件。

  1 引言
  
  实际工程问题中大量存在通风空腔原型,如电子器件包的通风冷却、换热器的风冷、民用及工业建筑的自然通风等。由于气流数值模拟具有预测迅速、信息量大、成本低等特点,在通风领域已应用的相当广泛,并且有关出风口物理及数学模型、出风口边界处理的探讨和研究也特别多[1]-[3]。
  
  如文献[1]指出,对出口边界条件作如下定性要求:(1)应当对出口边界附近,尤其是离开出口边界较远处的流场没有影响;(2)出口边界应当是“透明”的,即要求所采取的出口边界条件能让上游的信息传递出计算区域而尽可能少地反射回来;(3)无论设置在何处,应对其他区域中的数值解没有影响。关于通常计算区域出口边界条件的设置有局部单向化假设、充分发展假设、法向或切向局部/整体质量守恒、对流边界条件等。总之,针对各类不同的情况,对出流边界条件提出了各种不同的要求或看法,其中文献[3]对此有较好的总结:当出口边界上无回流时,可以采用局部单向化或法向一阶导数为零的方法;当出口边界有回流时,可以采用法向流速按质量守恒、切向流速按齐次Neumann条件的方法;无论采用哪一种方法,出口截面上的法向速度分布必须满足总体质量守恒的条件。
  
  可是对于腔体或建筑室内通风的模拟及计算,出口边界处理存在特殊的困难,即是否回流不能简单地依经验判别;室内出风口位置距送风口位置过近,容易引起气流输运短路,导致射流过程不充分;室内热源的存在使出风口的边界设置更趋复杂,简单地照搬上述方法不能解决出风口边界的设置;这些关于通风空腔的出风口位置、内部热源干扰等与边界条件的具体辨证关系却鲜见于各类文献和技术资料之中。本文即以此为出发点,并以各类实例及分析予以说明和探讨。

[附件:详见附件]
  
  

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