散热器供暖房间室内温度场分布研究.doc

散热器供暖房间室内温度场分布研究关键词散热器温度场速度场数值解温度扩散系数本文根据我国城镇建筑的采暖现状和发展情况，鉴于目前工程中存在的散热器房间冷热不均、达不到人体舒适度要求等现象，以常见的散热器房间为研究对象，对散热器采暖的房间模型进行了简化，建立了二维稳态温度场及速度场模型，运用SIMPLE程序进行了数值求解，得出了采暖房间温度场及速度场分布图，并求出了散热器Nu数随散热器温度变化的规律，从而得到了用散热器进行采暖的房间温度场及速度场分布的特点以及散热器供热温度的变化对对流换热强度的影响，为合理布置散热器和提供适当的散热器温度以满足人们的需求提供了参考。本文采用的算法考虑到一般情况下压力场往往未知，而假设的压力场又不可能很精确，从而导致按对流扩散方程求出的速度场不能精确满足连续性方程的问题，用连续方程来校正压力场，因此可以用校正后的压力场作为修正值，根据动量方程的离散化形式重复计算速度场，直到求得的解（u,v）同时满足动量方程和连续方程为止。物理参数重力项中的密度采用Boussinesq假设；速度与压力的修正值作亚松弛处理；第一类边界条件不处理直接用于离散方程，第二类边界条件采用附加源项法处理；设定所有节点速度初值为零，所有内节点温度初值为20℃。求出散热器温度为60℃、70℃、80℃、90℃时的温度及速度分布，从所得的温度场云图可看出温度场的分布呈层状，自下而上逐渐由温度较低的等温区域平行向较高的等温区域过渡。等温壁面附近等温线密集，温度梯度很大，而距等温壁面相对较远的区域等温线渐趋平缓，温度变化速度渐慢，不同供热温度下随散热器温度升高，空间各点温度相应升高。速度场矢量图可看出，室内气流分布呈环流，不同供热温度下气流运动分布基本无变化。因此，在采用散热器采暖的传统采暖房间中靠近墙壁处温度变化大，空间中部温度相对稳定，气流速度较小，对室内人员及对温度有要求的工作台影响较小。从散热器温度与平均Nu数的变化图可看出，随散热器供热温度的升高，散热器的平均Nu数逐渐增大，对流换热增强。在实施SIMPLE算法的过程中，为限制相邻两层次之间的变化，以利于非线性问题迭代收敛，本文建议取速度亚松弛因子值为0.5，压力亚松弛因子值为0.8。另外，本文只分析了室内温度达到稳态以后的情况，因此数学模型为稳态模型，对其他情况仍需进一步讨论。