CFD仿真实战:室内空调通风系统优化案例

本例以室内通风为例,用ANSYS 19.0软件,对室内流场进行仿真,包括流动材料属性、边界条件、求解和后处理的设置。计算流场内各物理量的分布,可用于评判室内空间流动状况。

本例仿真办公环境流场状态,其中包含计算机及操作人员。第一部分为仿真空气在管路中的流动,最终获得房间进风口处的流动参数;然后将两个风道出口数据设置为于房间进口边界,计算室内流动。本例将演示如何使用workbench 下的CFX模块实现进出口管路流场及室内流场的模拟。

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图1


风道仿真

1.1.  准备工作

1.1.1.  创建Workbench工程文件

1) 将网格文件duct_mesh.cfx5和room.cfx5拷贝至英文文件目录下,打开Workbench工程文件,将工程项目保存名为RoomStudy至网格文件目录下。

2) 鼠标双击Analysis Systems中的Fluid Flow(CFX),在Project Schematic中创建CFX仿真流程模块


1.1.2.  导入网格文件

在【File】>【Import】>【Mesh…】,选择【Files of type】为【ICEM CFD(*cfx *cfx5 *msh)】,在视图窗口选取网格文件duct_mesh.cfx5,单击【Open】导入网格。此时,图形界面中可以查看到导入的网格形态。

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图2

切换到Fluid Models标签栏下,选择【Heat Transfer】>【Option】>【Isothermal】,设置Fluid Temperature为21[C]。


设置【Turbulence】>【Option】>【Shear Stress Transport】,其余为默认设置。

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图3

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图4

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图5

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图6

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图7

切换到Fluid Models标签栏下,选择【Heat Transfer】>【Option】>【Thermal Energy】,设置【Turbulence】>【Option】>【Shear Stress Transport】,其余为默认设置。


继续切换至Initialization标签栏下,勾选Domain Initialization选项,设置【Temperature】>【Option】>【Automatic with Value】>【Temperature】>21[C]

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图8

进口2边界设置


在Outline下的Default Domain行单击右键,选择【Insert】>【Boundary】选项,在Name栏后填入“vent2”,点击【OK】。


进入到Basic Settings设置栏中,保持【Boundary Type】>【Inlet】。选择【Location】>【VENT2】。勾选【Use Profile Data】选项,设置【Profile Boundary Setup】>【Profile Name】>VENT2,点击【Generate Values】。

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图9

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图10



切换至Color标签栏,设置【Mode】>【Variable】>【Temperature】,设置【Range】>【Local】:

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图11


1.1.3.  显示剖面速度云图分布

1) 在菜单栏【Insert】>【Contour】,点击【OK】

2) 选择Geometry标签下,选择【Locations】>Plane 1

3) 选择【Variable】>Velocity, 【Range】>【User Specified】>0[m s^-1], 3[m s^-1]

4) 设置【# of Contours】>31

5) 点击【Apply】



算例:室内空调通风CFD仿真课程的图14


1.1.4 创建流线动画

1) 选择【Tools】>【Animation】

2) 在Outline中选择Streamline 1

3) 选择【Repeat】>1

4) 勾选【Save Movie】选项,点击      ,即可生成动画。

算例:室内空调通风CFD仿真课程的图15

本节内容为室内通风仿真分析实例。介绍了机房环境下流场仿真在Workbench下操作步骤,仿真过程包括材料属性设置、边界条件设置、计算设置和后处理的设置以及利用Profile文件将计算结果输出为其他计算的边界条件。


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