280 地鐵空調送風風道出風均勻性數(shù)值模擬與優(yōu)化

1、地鐵空調送風風道出風均勻性數(shù)值模擬與優(yōu)化華中科技大學謝軍龍馬銀紅舒朝暉陶紅歌摘要：用fluent軟件對地鐵空調送風風道內流場進行數(shù)值模擬，詳細分析了靜壓送風風道內，靜壓擋板尺寸及位置對風道送風風量均勻性的影響及改善，及添加不同形式的擋風板對風道送風前端出風風量的提高及改善，為地鐵空調系統(tǒng)送風風道的優(yōu)化設計提供參考。關鍵詞：地鐵空調送風風道數(shù)值模擬出風風量均勻性1前言前言隨著地鐵交通在各大城市的逐漸普及，地鐵客車客室內的熱舒適狀況對設計工

2、作來說顯得愈發(fā)重要。合理的車內氣流組織將有效改善客室內的溫度場、濕度場、風速場等熱舒適性能指標，而地鐵空調送風系統(tǒng)中送風風道的出風均勻性直接決定了車內氣流組織的好壞，風道出風的均勻性又與其內部結構形狀密切相關[1]，因此，探討風道內部結構優(yōu)化及其對出風均勻性的影響具有十分重要的現(xiàn)實意義。2計算模型計算模型2.1物理模型風道模型外觀如圖1所示，整個風道長約6000mm，寬1300mm，高110mm；風道兩端為氣流入口，底部出風口接送風短管

3、，短管高90mm。風道兩端為氣流入口，底部出風口接送風短管。圖1風道模型外觀圖風道中間有3個小支柱，沿風道長度方向上，出風口斷開處為車廂頂部的橫梁位置處。2.2計算及邊界條件本文計算模型采用雙方程湍流模型[2]，并作如下簡化：k??(1)流體定為17℃時的空氣，常物性，不可壓縮；流動為穩(wěn)態(tài)湍流；忽略重力影響。（2）以氣流入口為計算入口邊界，設為速度入口，大小為3.23ms，方向垂直于入口邊界面。（3）以風道底部送風短管的出口為計算出口邊

4、界，設為壓力出口，0pa，外界壓強為一個標準大氣壓。（4）整個風道內壁附隔熱保溫材料，因此可將風道各個壁面視為絕熱，計算過程中不考慮換熱。此外，近壁面處采用標準壁面函數(shù)[3]。（5）風道底部出風口為孔板送風，因送風孔尺寸較小，考慮到建模、網格生成及其造成的計算上的困難，本文將其設為多孔介質階躍內部邊界條件，孔隙率定為50%。3計算結果及分析計算結果及分析3.1靜壓擋板的高度對風道出風風量均勻性的影響根據靜壓均勻送風原理[4]，在沿風道長

5、度方向上的兩側各添加一塊靜壓擋板，見圖2，將風道隔開為中間的主風道及兩側的靜壓風道。氣流進入風道后，沿主風道流動過程中，經靜壓擋板上方的縫隙進入靜壓風道，因流向改變，風速急劇下降。理想圖2風道截面示意圖狀況下，可認為靜壓風道內動壓幾近為0，全部轉換為靜壓，如此，靜壓風道近似靜壓箱的作用，出風口表2擋板位置尺寸設定及其造成的風道阻力靜壓擋板高度（mm）位置（相對出風口）（mm）風道阻力（pa）49530355959036出口1出風曲線圖0

6、.020.0150.010.00500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.0412345678910出口位置風量(m3s)出口1理論出風量未加靜壓擋板擋板95，30擋板95，90出口2出風曲線圖0.010.00500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.0412345678910出口位置出風量(m3s)出口2理論出風量未加靜壓擋板擋板95，30擋板95，90圖6出口1出風風量曲線

7、圖圖7出口2出風風量曲線圖由出風風量曲線圖可以看出，當靜壓擋板高度為95mm時，向主風道中間移動擋板位置，即增大靜壓風道尺寸，不利于風道出風風量均勻性的改善。此外，從理論上來講，主風道內平均送風靜壓越大，進入靜壓風道的風量相對越均勻，則風道出風風量相對越均勻。為增大主風道內的靜壓，需降低主風道內的動壓，若要均勻降低主風道內的動壓，必須增大主風道截面積[4]。將擋板位置移至距出風口90mm的位置明顯減圖8出口3出風風量曲線圖少了主風道的截

8、面積，因此，其對出風風量的均勻性無改善作用，靜壓擋板位置仍定位于距出風口30mm處。3.3改善風道前端送風風量過小的問題分析靜壓擋板高95mm，距出口30mm時出口送風風量曲線，可知，出口1的1、2、3位置出風風量較小，1、2位置尤甚，說明風道左端這些出口所對應的送風前端送風風量過小或為0風量；出口2出風相對均勻些，風量略大；出口3的9、10位置出風風量較小，說明風道右端這兩個出口所對應的送風前端送風風量亦過小或為0風量。為改善風道送風