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鼓风式机械通风冷却塔数值模拟分析及优化 赵顺安、李红莉、王晓松 （中国水利水电科学研究院，北京） 摘要：针对鼓风式机械通风冷却塔的研究比较少，现有的规范对其设计也没有明确的规定，本文采用CFD 技术对2 个鼓风式逆流式机械通风冷却塔群的塔排间距、出口速度、环境风及周边建筑物对进塔空气回流率的影响进行了模 拟计算。计算表明：塔排间距减小，回流率增高；冷却塔的出口流速增大塔的回流率减低；当冷却塔周围建筑较远 时，冷却塔排布置宜将长轴与主导风向平行，而与周围建筑较近时，宜通过模拟计算来确定最佳的冷却塔布置方向。 关键词： 鼓风式冷却塔 自然风 回流率 1 引言 现有的设计规范对采用鼓风式机械通风逆流式冷却塔时冷却塔的自身回流率、塔的布置间距、 布置间距对塔热效率影响以及横向自然风对冷却塔的影响等问题没有给出明确的设计原则与方法 ［1、2 、3 ］。而这些是设计必须面对的问题，本文采用CFD 技术（FLUENT 软件）对冷却塔自身尺 寸及其布置进行了优化设计。 本文研究某工程所采用的鼓风式机械通风冷却塔共2 个塔群：塔群 1 及塔群2 ，每群分四组布 置，分别计为A,B,C,D,每组10 格塔，如图1 和2 所示，其中每格塔的循环水量为350t/h，循环水温 差8℃，每台鼓风机设计风量为38 ×104m3/h，风机直径3.60m 。 D rift e lim in a to r 收水器 配水系统 W a te r-d is trib u tio n s y s te m 填料 F a n 进水管 风机 W a te r b a s in 集水池 图1：鼓风式机械通风冷却塔平立剖面示意图 图二 冷却塔及其周围建筑物布置示意图 注：塔排布置长轴方向为324.0°(塔群1)，塔排布置长轴方向为234.0°(塔群2) 2 数学模型和计算方法 2.1 控制方程 在冷却塔稳定运行条件下，可以认为其周围的大气运动为不可压缩定常流动，符合雷诺平均N-S 方程，并采用k −ε双方程湍流模型对方程进行封闭，连续方程、动量方程、能量方程等可写为统一 形式： ( ) → ∂ ρφ   ［4］ ρ φ ∇⋅ ∇φ + （1） +∇⋅ V  Γφ Sφ ∂t   φ Γφ Sφ 式中ρ 为空气密度，V 为空气流速。各控制方程的变量 、扩散系数项 与源项 如下表1。 表1 控制方程 控制方程 φ Γφ Sφ 连续方程 1 0 0 ∂ p 动量方程（流速） u ，v µ+µt -