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1、 分类号 密级 UDC 学 位 论 文高大厂房热风供暖流场温度场数值模拟作者姓名：指导教师： 副教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士 学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2011年6月论文答辩日期：2011年6月学位授予日期：2011年7月 答辩委员会主席：评阅人：东 北 大 学2011年7月 A Thesis in Mechanical Engineering and AutomationThe Temperature and Flow Field Simulation of Hot Air Heating for a Tall BuildingNorthe
2、astern UniversityJuly 2011 独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：日 期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作
3、者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年 一年 一年半 两年学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 签字日期：东北大学硕士学位论文 摘要高大厂房热风供暖流场温度场数值模拟摘 要热风供暖作为一种新型的供暖方式，它以空气作为热媒，首先将空气加热，然后将热空气送入室内，热风的温度高于室内温度，与室内空气强制对流进行混合，热风所放出的热量补偿房间的热损失，维持室内所要求的温度，从而达到供暖的目的。仿真模拟热风供暖的高大厂房内部的流场温度场，并对模拟结果作出相应分析,对热风供暖系统的设计具有指导意义。本文采用CFD方法，利用计算流体力学软件ANSYS-FLUENT对高大厂房热风供暖的流场与温度
4、场进行模拟，得出厂房内具体的温度与速度分布，通过对模拟结果的分析，证明热风供暖在高大空间建筑中应用的可行性。本文对热风供暖单侧回风厂房内的气流进行了模拟，当送风高度为0.5m时，对厂房空间内主体温度分别达到5、10、15、18、20时，整个厂房空间的温度与速度分布进行了分析，找出了厂房内温差大及换热不充分的区域，得出了厂房空间内达到各个要求温度时热风供暖所需的时间，提出了在单侧回风热风供暖系统下的最佳供暖时间为504s，即当送风口距离地面0.5m时，此供暖系统供暖经过504s，厂房主体温度达到10时，出现温差大与速度梯度大的地方最少，其供暖效果为最佳。通过对送风口高度分别为0.5m、2m、4m
5、，厂房主体温度达到5时的温度场流场的结果对比，得出在此单侧回风热风供暖系统下，送风高度在0.5m-4m变化时，送风高度为4m时供暖效果最佳。关键词：热风供暖；高大厂房；数值模拟；温度场；流场东北大学硕士学位论文 AbstractThe Temperature and Flow Field Simulation of Hot Air Heating for a Tall BuildingAbstractHot air heating is a new heating system. It is heat medium. Firstly, it heats air. Then the hot ai
6、r will be sent into the room. Hot air temperature is higher than indoor temperature and hot air mixes with indoor air. Hot air compensates for the heat loss of the room by its energy, maintaining required indoor temperature so as to achieve the purpose of heating. The paper simulates the flow field
7、and temperature field of hot air heating tall building. And then it analyses the simulation results. The design of the hot wind heating system has a guiding significance.This article uses the CFD method. It uses computational fluid dynamics software ANSYS-FLUENT to simulate the flow field and temper
8、ature field of hot air heating tall building, and gets specific temperature and velocity distribution in the factory. Through the simulation results of the analysis, it proofs the feasibility of the hot air heating application in tall space building. In this paper, the hot air heating factory of uni
9、lateral return air is simulated. When the building body temperature arrives at 5, 10, 15, 18 and 20, the temperature and velocity distribution in the entire factory was analyzed respectively. It finds out the nonuniform temperature area of the factory. It gets each required time when temperature to
10、meet the requirements of values. It puts forward that the best heating time is 504s when the distance between air ports and ground is 0.5m. At the same time, the factory heating temperature is up to 10 and the temperature and velocity gradient value is very small. The heating effect is the best. Thr
11、ough the analysis of different conditions, when air ports height changes from 0.5m to 4m, it can get the best effect of air heating when air ports height is 4m.Key words: hot air heating; tall building; numerical simulation; temperature field; flow field东北大学硕士学位论文 目录-V-II东北大学硕士学位论文 目录目 录独创性声明I摘 要IIA
12、bstractIII第1章 绪 论11.1 课题来源及意义11.2 CFD简介21.3 CFD技术在国内外的发展现状31.4 主要研究内容与方法41.5 本章小结4第2章 数值模拟软件Fluent介绍52.1 数值模拟软件Fluent概述52.2 程序的结构52.3 Fluent程序可以求解的问题52.4 Fluent程序求解问题的步骤62.5 本章小结6第3章 湍流流动及数学模型73.1 湍流概述73.1.1 湍流的产生原理73.1.2 湍流的主要特征73.2 湍流模拟的思想观点83.3 湍流的模拟93.3.1 直接模拟93.3.2 大涡模拟93.3.3 雷诺（Reynolds）时均方程93
13、.4 湍流基本模型123.4.1 零方程模型123.4.2 一方程模型143.4.3 两方程模型153.4.4 其他模型153.5 本章小结16第4章 数值方法174.1 基本方程174.2 离散方法194.3 代数方程的求解194.4 压力与速度校正204.5 SIMPLE算法204.6 壁面函数法204.7 本章小结21第5章 热风供暖高大厂房内的温度场与流场数值模拟225.1 热风供暖系统设计概述225.1.1 热风供暖系统设计计算225.1.2 热风供暖气流组织方案235.2 高大厂房物理模型及简化255.3 网格划分255.4 湍流数学模型的建立255.4.1 湍流模型255.4.2 控制方程的离散275.5 边界条件的
