蜂窝状降温湿帘90°波纹交错流道内传热数值模拟及流道的结构优化研究.pdfVIP

制冷空调学科教学研究进展 453 蜂窝状降温湿帘90。波纹交错流道内传热数值 模拟及流道的结构优化 苏 为 张天柱 (中国农业大学水利与土木工程学院，jE京100083) 摘要：本文采用流体分析软件CFX5对交错波纹通道进行了传热的数值模拟，计算采用 Stress SST(Shear Transport 90。波纹交角的流道模型．通过数值模拟完成了对通道内流动状态的揭示，得到了交错波纹通 道的三维流场结构，并在技术上为该类型流道的优化提出建议． 关键词：交错波纹通道；CFX数值模拟；SST湍流模型 l 刖 罱 降温湿帘作为一种蒸发降温设备的主要核心部分[11，担负着整个降温系统的蒸发换热工作，在炎 炎夏日，将室外干燥酷热的热空气进行降温，为农业生产作物源源不断地提供合适其生长所需的湿冷 空气，克服了夏季高温带来的不利因素，实现了工厂化作物的周年不问断生产，是集约化、工厂化农业 生产中不可缺少的设备． 自从上个世纪80年代我国引进湿帘生产使用设备以来[2|，许多学者对其投入了大量的工作进行 研究，有利地推动了湿帘在实际生产中的推广和应用．本文采用CFD技术对蜂窝湿帘内通道三维模型 流场进行数值模拟研究． 2 数值模拟 2．1物理模型的建立 湿帘体是交错分布的波纹通道组成的复杂三维空间 (如图1)，本文模拟的具体参数为：波纹波高7mm，波长 14 mm，相邻波纹通道相交角度(a)为90。． 分析流道内流动特点，其在Y和z方向具有周期重复 性，故取Y和z方向的一个周期为计算区域，如图2所示． 2．2数学模型(控制方程)的建立 模拟不考虑传质和辐射，采用不可压流体传热模型进 行模拟： (1)控制方程 本文假设流道内的空气为连续、稳定、不可压缩牛顿 流体，流动控制方程主要包括质量、动量、能量方程· 图1交错波纹结构体 基金项目：“十五”国家科技攻关项目“工厂化农业关键技术研究与示范”(2001BA503861) 通讯作者：张天柱(1968～)，男(汉族)，副教授，博士，主要从事设施农业生物环境工程领域和产业化方面的研究 454 蜂窝状降温湿帘90。波纹交错流道内传热数值模拟及流道的结构优化 图2计算域结构体 (2)湍流模式 本文分别计算比较了各湍流模型计算的出口参数，将出口参数与风室试验出口参数进行比较，同 ShearStressTrans— 时考虑到本文模拟目标对壁面边界流动状态较为重视故采用应力模式SST(the portMode)作为计算方程封闭湍流模拟[3“]． (3)边界条件 流动采用25℃空气为介质，计算边界条件(见图2)确定如下： ①进口边界Inlet：均匀来流速度为工．5m／s； ②出口边界Outlet：相对压力为0Pa； ③周期性边界条件：Periodic1及Periodic2为一对周期性边界； K． ④壁面条件：无滑移条件，恒温295 (4)初始条件 计算初始条件设定如下： ①速度场初始：u=0m／s，v=0m／s，w=0m／s； U2； ②湍流度：k。=0．003 ③湍流耗散率：￡=1．5(k。)3胆／以。 Deq=4Atm． 式中：D。——当量直径； A——进口截面面积(m2)； 【卜一进口截面周长(m)． 2．3数值解法 求解过程采用CFD模拟软件CFX进行处理，模拟采用非结构化网格进行网格划分，并在网格划 分时特别在波纹通道近壁处进行网格加密处理． 2．4模拟结果及其分析 通过流场的数值模拟获得了现有风洞试验很难得到的详细流场信息，包括：整个流场的流动形态、