基于CFD的城市轨道交通车厢空气质量模拟分析

城市轨道交通车厢的人员密度较高,车厢内的空气质量对乘坐体验及健康具有显著影响。以城市轨道交通列车车厢为例,采用CFD软件Fluent2019对正常载客情况下轨交车厢内空气质量进行数值模拟,分析空调送风风速为2、2.5、3 m/s和送风角度30°、45°、90°的温度场、速度场、污染物浓度场情况,提出在常态化防疫背景下,保证车厢最佳的空气流通率的通风方式为上送下回,送风速度为3 m/s、送风角度为垂直90°。     

机掘工作面旋转射流屏蔽通风最佳送风角度的确定

为了确定最佳的送风角度,采用数值模拟和模型试验,对不同送风角度下机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场和粉尘质量浓度分布进行研究。研究结果表明:在其他设计参数确定的情况下,工作面风流流场和粉尘质量浓度分布与送风角度密切相关;当送风角度θ为75°时,旋转射流屏蔽通风流场能在工作面形成完整的屏蔽风幕,且组合风口前方吸气速度和负压沿轴向衰减较其他送风角度吸气速度和负压沿轴向衰减缓慢,组合风口控尘效果最佳,组合风口后方粉尘质量浓度降至24 mg/m3,旋转风幕隔尘效率高达85.9%。     

不同送风角度下乘员集聚方式对客室气流组织的影响

载客量的提高对地铁车厢内环境产生一系列的影响,如温湿度分布不均匀、空气流动性恶化等,从而引起乘客的不适.为创造舒适、健康的地铁车厢内环境,本文利用ANSYS Fluent软件,基于k-e双方程湍流模型和SIMPLE算法,以夏季制冷模式下北京DKZ5型地铁车厢为计算模型,对比分析了30°、 45°、 60°、 90°送风角度下,乘客单人就坐、并排就坐、近距离并排背靠背站立、混合站立4种集聚模式对空调列车客室内三维空气流场与温度场分布的影响.结果表明:当送风角度为30°、 45°、 60°时工况4的温度不均匀系数最小,工况3的速度不均匀系数最小;送风角度90°时工况1的温度、速度不均匀系数均最小.     

空调列车室内三维紊流流动与传热的数值模拟

采用三维紊流模型，应用有限单元法计算了空调列车（硬座车）室内气固耦合传热问题，对空调列车室内气流组织，主要是速度场和温度场进行了数值模拟，研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响，以及送风温度对空调列车内温度场的影响，为空调列车室内气流组织优化设计及舒适性研究提供了依据。     

基于人体热舒适性的装甲车辆舱室空调送风角度优化

装甲车辆舱室内部环境特殊,空调可以有效改善内部人员作战环境,提高装甲装备综合作战能力,为达到降温效果的同时满足人体热舒适性,并减少能耗,对现有装甲车辆舱室内空调送风气流组织进行优化.通过分析典型装甲车辆舱室热工参数,对装甲车辆舱室简化建模,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件进行舱室空气流动数值模拟,验证计算模型,分析舱室内部的温度场、速度场的分布,通过改变送风角度来设计出合适的气流组织,为保障装甲车辆舱室内部热舒适性提供了设计依据.结果表明,出风口角度水平向上45°为推荐角度,气流组织合理,既能够保证装备内部乘载员近体环境温度合理舒适,又没有产生局部不适感,且冷量利用率最高.可见在相同的送风温度下,通过调整送风角度,可以有效调节舱室内部气流组织形式,使得乘载员处于舒适状态,且不会引起局部不适感.     

气幕旋风排风罩流场的数值模拟

利用Fluent软件对气幕旋风排风罩流场进行了模拟,采用标准k-ε紊流模型,以同一速度不同角度进行送风,得到各自流场的速度矢量和压力值。     

多角度人车碰撞事故中行人的损伤性分析

为了降低行人在人车碰撞事故中的损伤,分析人车碰撞角度对行人身体损伤程度的影响,建立多角度人车碰撞模型进行事故模拟仿真,计算得出行人头部、胸部、腿部损伤值。研究结果表明:人车碰撞角为180°时,行人头部、胸部、腿部损伤最大;碰撞角为90°时,头部及胸部损伤最小,碰撞角为0°时,腿部损伤最小。     

地板送风静压层内气流的数值模拟与送风特性实验

采用计算流体力学(CFD)技术,对地板送风静压层的空气流动进行了数值模拟,并进行了典型的实验来验证计算结果.通过对计算结果与实验结果的比较,说明对于地板送风静压层内空气流动的CFD模拟,采用0 1 m的网格划分间距、标准k ε湍流模型是合理的.实验和计算结果一致表明,对于高度为170 mm的地板送风静压层,地板送风口的速度和送风量分布受到入口射流的影响,处于不同位置的地板送风口,其速度分布不同,有的均匀,有的速度值相差10倍.由数值模拟的地板送风静压层内空气流动特征,可展示和分析地板送风静压层的以上送风特性.     

等离子体发生器导流板结构优化研究

高效滤芯是空气净化器的关键部件,当空气净化器中流向高效滤芯部分的送风不均匀时,会导致滤芯利用率较低,从而影响滤芯的过滤性能.为提高滤芯的使用效率进而改善装置的净化性能,可以在风机和高效滤芯之间放置导流型等离子体发生器,利用发生器的导流板使送风气流更均匀的吹向滤芯.为探究适宜的导流板结构参数,采用数值模拟的方法对不同结构参数导流板下的流动过程进行分析,通过对比滤芯使用率和送风均匀性等指标,给出适宜的导流板长度和张开角度设计方案.研究结果表明,对于本文研究的净化器尺寸,导流板设计长度为100 mm、张开角度为10°时的送风更均匀.优化后的尾部导流板结构简单、设计合理、使用方便,分散了送风气流的方向,更有利于提高后端高效滤芯的利用率和使用寿命.     

送风温度对置换通风房间流场影响的数值模拟

为得到送风温度对置换通风房间速度场及污染物浓度影响的规律,采用计算流体力学CFD软件,运用两方程湍流模型模拟不同送风温度下的房间流场。结果表明,在送风压力和其他边界条件不变的情况下,随着送风温度的降低,参考线上的速度值增大,污染物浓度减小。模拟结果对工程实际具有指导意义。     

空调列车室内流场的数值模拟

运用 K-ε紊流模型对 K2 5型空调列车 (硬座车 )室内气流组织 ,主要是速度场进行了数值模拟 .采用有限单元法和交错网格 ,将送风气流与车厢形状及障碍物作为一体考虑 ,研究了送风方式和送风速度对空调列车室内流场的影响 .结果表明 ,送风方式对空调列车室内流场影响较大 ,而送风速度在 2～ 3m/ s范围内 ,对空调列车室内流场影响较小 .研究结果对空调列车室内气流组织优化设计及舒适性评价提供了依据 .图 9,表 1,参 8     

超大空间气流组织CFD模拟

利用计算流体力学专业软件Fluent6．0就某超大空间的气流组织进行数值模拟。分析送风速度，送、回风方式及送风口大小对超大空间气流组织的影响。数值模拟结果表明，送风速度为10m／s时，中间送风、顶部回风的方式适合于该超大空间，为最佳的气流组织方案。     

人工环境室内湿度场的数值模拟和优化

采用FLUENT离散相模型对环境室内水滴的蒸发过程仿真模拟.研究了喷入液滴直径、送风速度和送风温度对环境室内流场、湿度场的影响.计算结果表明:喷入液滴直径越小、送风温度越低时,湿度场的均匀性越好;增大送风速度,湿度场能更快达到稳定.综合考虑经济性和湿度场均匀性,对于该计算模型,在送风温度为320 K、送风速度为18 m/s时得到最优的液滴直径为10μm;在送风温度为320 K、液滴直径为2μm时得到最优送风速度为18 m/s.     

工位空调不同送风方式的模拟分析

模拟了工位空调的3种不同送风形式(桌面送风、顶棚送风、地板送风)以及传统的中央送风方式下送风气流在人体活动区形成的温度场、速度场以及PMV的分布.结果表明使用桌面工位空调送风室内的热舒适情况较好,能量利用效率最高,优于其他工位送风方式.     

三种工况下裸体状态数值假人的热传递模拟

为了探索一种能够取代暖体假人现场实验的有效途径,建立数值气候室,利用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,在送风温度为20℃、速度为0.05m/s工况下,对数值假人体表自然对流边界空气层的温度、速度场分布及热传递属性参数进行模拟,然后在送风温度为20℃、速度分别为0.15和0.50m/s工况下,对室内混合对流的温度场和速度场以及热传递属性参数进行模拟.研究表明模拟结果具备很高的可靠性.     

重庆地区某酒店大堂气流CFD模拟研究

以重庆市某酒店大堂为研究对象,采用fluent软件对其同侧上送下回的气流组织方式进行模拟,并通过改变送风口送风角度来对比分析其对大堂冬夏季气流特性的影响,以指导选择最优送风角度和调整空调系统.     

不同送风参数对地板送风系统性能的影响

为了得到地板送风系统理想的送风参数,首先通过正交实验研究不同送风参数对地板送风系统房间温度分布、热舒适性和空气品质的影响,然后采用控制变量法进一步研究送风温度和速度对系统性能的影响,最终通过Energy Plus能耗模拟软件计算得到供冷工况下热分层良好、舒适性较好且能耗较低的理想送风参数.实验结果表明:当旋流风口到人体的距离为0.7 m,送风温度为18~20℃,送风速度在1.2~1.5 m/s时,室内热分层较好,能够满足人员热舒适性和空气品质的需求.对不同送风参数下运行特性与能耗影响的模拟计算表明:在理想送风参数范围内,当送风温度为18℃、送风速度为1.2 m/s时,地板送风系统不仅可以保持较好的热舒适性和良好的热分层,同时还具有较低的能耗.     

公路隧道竖井送排式通风送风口角度优化模型

为降低公路隧道竖井送排式通风能耗,应用雷诺数相似理论,对竖井送排式通风送风口与隧道轴向夹角进行物理模型试验研究,测试不同送风口角度时风速的变化规律.结果表明:送风口角度对送风动力的影响随送风段隧道平均风速的增大而增大;当隧道设计风速为6~8 m/s时,送风口与隧道轴向夹角宜取5°~6°.     

冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.     

旅客列车硬卧车厢内空气质量的数值模拟

采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、kε湍流模型,对YW25K型空调硬卧车厢内空气质量进行数值模拟。采用立方体代表乘客,以人体呼出的CO2作为代表性污染物,以PMV和车厢内CO2相对浓度为基础,提出了评价车厢内空气质量的新指标,利用该指标对硬卧车厢内各铺位的空气质量进行了评价。计算结果表明,送风速度对车厢内空气质量有较大影响,增加送风速度有利于改善车厢内各铺位的空气质量,但过大的送风速度对车厢内空气质量不利;硬卧车厢内采用条缝送风方式、送风速度为2.5 m/s时,车厢内空气质量最佳,可同时满足热舒适性要求和保证良好空气品质。