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人工环境试验室是检测各类制冷设备的试验室,它在采集被测试设备性能数据的同时,还必须为被测试设备提供稳定的工作环境。人工环境试验室是检测新研发设备是否达到国家标准的重要工具,对于制冷行业的发展起到重要的作用。试验室内空气速度场和温度场的均匀性是评价试验室设计的重要参数。目前国内在人工环境试验室内空气流场模拟方面的工作做了一些,由于试验室内结构的多变性,用于试验室内设计计算的数据仍显不足,而单以模型试验数据指导设计结构调整,限制了技术的深入发展。如何准确获得人工环境试验室内试验区的速度分布,温度分布,如何使速度场、温度场更加均匀是值得研究的课题。
本文以合肥通用机械研究院的焓差试验室为研究对象,采用了通用CFD软件求解试验室内送风过程数学模型,分析探讨了不同送风风速、增加扰流件、增加一层孔板的模拟结果。本文的主要工作和主要结论如下:
(1)本文对现有单风口孔板送风结构下室内温度场、速度场进行了试验研究。在试验室内布置了温度、速度测点,采集了制冷、制热两种工况时的温度、速度数据,并且对数据进行了分析。通过分析认为,送风温度的变化对于整个试验区域速度场和温度场的梯度变化影响较小,而送风速度的变化则影响较大。
(2)在此基础上本文利用数值模拟软件对焓差试验室内现有的单风口孔板送风结构进行了数值模拟,并且将其模拟结果与试验数据进行了对比。通过对比,验证了数值方法的可靠性,确定了最适合模拟试验室内的计算模型。
(3)采用适合试验室的数值模拟计算方法,模拟了不同送风风速下的单风口孔板送风结构模型,分析了送风风速变化对试验区气流温度场,速度场的影响。结果表明,增大送风风速,被测试机放置区域的风速也会增大,但风速不能超过一定的值。
(4)本文对单风口带扰流件和双孔板送风模型进行了模拟,这两种送风结构是最新方案。经过对模拟结果分析,发现单风口带扰流件孔板送风结构中,由于空气在送风腔内围绕扰流件发生了扰流,消耗了一部分动能,转变成压力能,形成了较好的空气静压腔,因此该模型下的速度场的分布效果优于原模型。双孔板结构在原模型的基础上又增加了一层均流板,这样在两层孔板间形成了一个静压腔,起到了二次静压的作用,该模型的速度场也明显优于原模型。
论文在对多种模型进行模拟和比较的基础上,揭示了影响室内气流温度场、速度场变化的主要因素。通过模拟分析对试验室内气流组织方式进行了更深入的分析,为人工环境试验室的送风结构的研究和优化设计提供了重要的参考。