毕业设计论文基于Fluent的工厂自然通风设计与实现.docx

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毕业设计论文基于Fluent的工厂自然通风设计与实现

毕业设计论文：

基于Fluent的工厂自然通风设计与实现

摘要

自然通风可以有效的降低工业车间的作业温度，与机械通风相比，几乎没有能源消耗且经济环保，初期投资和运行成本都远低于机械通风，通过空气对流有效的排出室内有害气体，从而极大的改善室内的作业环境。

但是如何使厂房获得最大的通风效率就成为了一大课题。

本文利用CFD技术对某钢铁厂车间进行了数值模拟，根据热压和风压同时作用下的自然通风理论，使用Gambit前处理软件设计出该钢铁厂车间模型，因为厂房顶部形状不规则，网格划分采用四面体形，选择标准k-ε湍流模型、DO辐射模型和有限体积法，对该厂房的进风口、排风口等边界条件进行了设置与赋值，利用Fluent软件对该车间的自然通风情况进行了数值模拟和计算，并得到速度分布效果图与温度分布效果图，分析车间在热压作用下的自然通风规律。

通过使用控制变量法对不同工况条件下影响通风效率的因素逐一进行讨论并得出结论:

在厂房几何尺寸，其他工况条件不变的情况下，通过改变进风口高度h分析其对通风效率的影响，h为4m时比2.5m的通风效率高;通过进风口速度的结果图对比得出进风速度v越大，自然通风效果越明显;改变排风天

22窗的面积S时，通过对模拟图的分析得出150m的通风天窗效果比100m的好。

适当的进风口高度h和适当的排风口面积S以及尽可能大的进风速度v能够有效的提高厂房的通风效率，对工业厂房的设计有一定的参考意义。

关键词:

工业车间，自然通风，数值模拟，控制变量法

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Numericalsimulationofnaturalventilation

tallplantwithheatsource

Abstract

Naturalventilationcaneffectivelyreducetheoperationtemperatureoftheindustrialworkshop.Comparedwithmechanicalventilationandcooling,naturalventilationhasalmostnoenergyconsumptionandenvironmentalprotection,andtheinitialinvestmentandoperatingcostsarelowerthanmechanicalventilation.Itcanalsomaketheairconvectioninordertodischargetheharmfulgaseffectivelyandimprovetheindoorenvironment.Buthowtomaketheplanttoobtainmaximumventilationefficiencyhasbecomeabigproblem.

ThispaperuseCFDtechnologyinasteelfactorytosimulate,basedonthetheoryoftheactionofbuoyancyandwindundertheindustrialventilationnaturalventilation.Takethek-εturbulentmodelstandard,DOradiationmodelandthefinitevolumemethod,theuseofpre-processingsoftwareGambittodesignthesteelfactoryworkshopmodelanddrawtheconformingtetrahedralmeshoftheworkshopcalculation,theairinletandoutletboundaryconditionsweresetwiththeassignment.TheworkshopoftemperaturefieldandvelocityfieldweresimulatedandcalculatedbyusingFluentsoftware,toobtaintheworkshopofvelocitydistributionrenderingsandtemperaturedistributionrenderings.

Usethecontrolvariablesindifferentventilationtogainwhichfactorisefficiencyarediscussedonebyoneandtheconclusionsareasfollows:

inplant,thesameoperatingconditions,changingtheinletheight,theefficiencyandplanthighinletheightat4mthanintheventilationefficiencyof2.5metershigh,theairinletvelocityresultscomparisonofwindspeedishigh,thenaturalventilationeffectismoreobvious,changetheexhaustroofarea,basedontheanalysisofthedrawof150squaremetersofventilationskylighteffectthan100squaremeters.Theairinletheightandappropriateventareaandaslargeaspossibleintothewindspeedcaneffectivelyincreasetheventilationefficiency,issignificancefordesignofindustrialbuilding.

Keywords:

industrialworkshop，Naturalventilation，NumericalSimulation,control

variatemethod

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第一章绪论...................................................................................................................................1

1.1自然通风研究背景..........................................................................................................1

1.2计算流体力学的研究背景及现状..................................................................................1

1.3CFD技术在自然通风的应用现状...................................................................................2

1.4本文研究内容..................................................................................................................3第二章自然通风的理论机理.......................................................................................................5

2.1热压作用下的自然通风...................................................................................................5

2.2余压的概念.......................................................................................................................6

2.3风压作用下的自然通风...................................................................................................7

2.4风压、热压同时作用下的自然通风...............................................................................9第三章数值模拟的过程.............................................................................................................11

3.1计算流体动力学的研究方法和步骤.............................................................................11

3.2流体动力学基本方程.....................................................................................................12

3.3离散方法.........................................................................................................................14

3.4Fluent软件的简介..........................................................................................................15第四章物理模型的建立.............................................................................................................17

4.1模拟对象概况.................................................................................................................17

4.2数值模型的模拟选定............................................