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雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流的PIV實驗研究與數(shù)值模擬學(xué)生:穆延非導(dǎo)師:蘇新軍副教授
律寶瑩副教授目錄Contents123課題的背景和意義PIV實驗系統(tǒng)和測量方法雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬4總結(jié)2課題的背景和意義等溫自由射流理論1.1等溫自由射流理論是室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)氣流組織設(shè)計的基礎(chǔ)。
圓形送風(fēng)口射流示意圖x—由風(fēng)口為起點,到射流計算斷面的距離(m);vx—x處射流軸心速度
(m/s);v0—射流出口速度
(m/s);a—送風(fēng)口的紊流系數(shù);do—送風(fēng)口直徑或者當(dāng)量直徑
(m);主體段規(guī)律3課題的背景和意義課題的內(nèi)容及意義1.2CFD越來越廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)領(lǐng)域,不過仍存在兩大難點,準確性和可信性。理論基礎(chǔ)薄弱,在應(yīng)用CFD過程中任意設(shè)置求解參數(shù),將會出現(xiàn)很多問題,不但會在工程上造成災(zāi)難,還會敗壞CFD名聲。利用粒子圖像測速技術(shù)對雙層百葉風(fēng)口自由射流流場的過渡段進行可視化測量,并對ANSYSCFX在不同的求解格式和湍流模型下的模擬結(jié)果做出評價。4PIV實系統(tǒng)和測量方法
實現(xiàn)了無接觸測量,對流場沒有干擾;PIV能對瞬態(tài)流場進行測試;實現(xiàn)了全場測量,可以反映整個流場的流動細節(jié)。5PIV的基本原理2.1PIV實系統(tǒng)和測量方法
PIV系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng);示蹤粒子粒子(1~2μm)(油煙);
跨幀時間Δt;
風(fēng)口風(fēng)速調(diào)節(jié)(1m/s~6m/s),調(diào)壓器;
流場測試區(qū)域(300mm×300mm)。6實驗臺介紹2.2PIV實系統(tǒng)和測量方法
葉片垂直出流(張角90°);測試區(qū)域為1000mm,初始段和過渡段;
風(fēng)口風(fēng)速為3m/s。7流場初步測試2.3XXXXXXXXXXXXXXXX2PIV實驗系統(tǒng)和測量方法2.3、流場初步測試
沿射流軸線長度范圍為600~900mm的流場,最高風(fēng)速為2.3m/s。沿射流軸線長度范圍為300~600mm的流場,最高風(fēng)速為3.086m/s。沿射流軸線長度范圍為0~300mm的流場最高風(fēng)速為3.318m/s。8PIV實系統(tǒng)和測量方法
9風(fēng)速(2m/s、3m/s、4m/s);拍攝區(qū)域為風(fēng)口處300mm×300mm。葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法
張角90°,最高風(fēng)速為2.09463m/s張角45°,最高風(fēng)速為1.83437m/s102m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法
張角45°,最高風(fēng)速為1.83437m/s張角90°,最高風(fēng)速為3.31775m/s張角45°,最高風(fēng)速為2.92604m/s113m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法
張角45°,最高風(fēng)速為1.83437m/s張角90°,最高風(fēng)速為4.058m/s張角45°,最高風(fēng)速為3.73173m/s124m/s葉片張角為45和90°的流場對比2.4PIV實系統(tǒng)和測量方法
90°張角風(fēng)口風(fēng)速比45°張角速度大10%。
原因為,葉片角度由垂直變?yōu)?5°,局部損失過大。13葉片張角為45和90°的流場對比2.4雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
1000mm600mm600mm1000mm進口速度邊界,風(fēng)速為3m/s風(fēng)道和葉片為無滑移固體壁面射流邊界為開口邊界,相對壓力為0pa14幾何模型和網(wǎng)格劃分3.1雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
15幾何模型和網(wǎng)格劃分3.1經(jīng)過網(wǎng)格無關(guān)解驗證雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
模擬階段特征細節(jié)前處理模擬模式常規(guī)模擬模擬類型穩(wěn)態(tài)模擬流體類型理想流體域類型單一域湍流模型標準零方程模型、標準
k-ε模型和SST模型邊界條件風(fēng)道入口設(shè)為進口邊界,風(fēng)速分別為3m/s風(fēng)道、葉片為無滑移固壁邊界大空間為開口邊界求解格式高精度格式、迎風(fēng)格式時間尺度自動時間尺度收斂標準殘差為1e-4檢測點壓力、速度值16模擬特征3.2雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
17殘差圖和檢測點值3.3雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
183.4高精度求解格式和實驗結(jié)果的對比雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
19高精度求解格式和實驗結(jié)果的對比3.4雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
203.5迎風(fēng)求解格式和實驗結(jié)果的對比雙層百葉風(fēng)口等溫自由射流數(shù)值模擬
21迎風(fēng)求解格式和實驗結(jié)果的對比3.4總結(jié)和致謝
通過PIV實驗驗證了等溫自由射流理論的軸心風(fēng)速的衰減規(guī)律。改變雙層百葉葉片的張角可以調(diào)節(jié)風(fēng)口的風(fēng)速,45°張角的風(fēng)口
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