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试议地下干河泵站地下厂房通风空调系统数值模拟与模型试验经典

收藏本文 2024-01-29 点赞:7701 浏览:20969 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:正在兴建的干河泵站是亚洲目前最大的地下抽水泵站。地下泵站和地下水电站类似,主厂房都深埋于地下。受土壤等温层“冬暖夏凉”特性的影响,厂房的冷热负荷比地面同类建筑要小。由于不受太阳照射,围护结构散湿不易蒸发,且地下厂房相对封闭,其室内通常比较潮湿。地下泵站厂房与地下水电站厂房也有一个很显著的区别,其内部发热量很小,排除余热所需的风量也很小。如果室外气象条件适宜,在合理的气流组织下完全可以利用通风来改善厂房热湿环境,不用或少用空调系统来调节厂房热湿环境,达到节能降耗的目的。本论文正是基于这种目的,采取数值模拟和模型试验两种策略对干河泵站地下厂房的通风空调系统设计案例进行探讨。本论文首先利用数值模拟软件对干河泵站地下厂房的气流组织进行了验证和优化;然后在不同送风参数和水泵机组运转工况下,对厂房的热湿环境情况进行了模拟计算。模拟计算的结果表明:干河泵站采取电机层顶送风,其他层由夹墙风管侧送风的气流组织方式合理可行。当电机层的顶送风口速度在8-10m/s时,主厂房各层工作区的流速都满足相关规程要求,气流分布较为合理;当电机层顶送风速度达到12m/s时,电机层工作区的风速将不满足规程要求。当水泵机组全开,电机层采取20℃—24℃的露点送风,主厂房各层工作区的平均温湿度均能满足规程要求;送风温度较低时,水泵层等湿度较大的区域会出现结露现象;送风温度超过24℃,主厂房部分层工作区温度会超出规程要求。本论文模型试验采取了模拟计算优化的送风案例,在电机层机组段顶部设置8个风口,试验模型按1/10的几何比例尺搭建。模型电机层送风口速度3.62m/s,对应的原型送风口速度为10.3m/s。模型试验的结果表明:在电机层顶送风速度为10m/s左右、送风温度在23℃左右、水泵机组全开时,干河泵站主厂房各层工作区的温度满足规程要求,数值模拟结果得到验证。电机层工作区温度分布均匀,每1次模型试验各温度测点的还原值标准差最大不超过0.1。实验数据可重复性好,同一工况下的3次模型试验,各层工作区还原后的平均温度标准差最大不超过0.04,模型试验结果可靠。本论文通过数值模拟和模型试验验证了干河泵站地下厂房气流组织方式合理可行,探讨成果可为今后同类地下泵站通风空调系统的设计提供参考。关键词:地下泵站论文地下厂房论文数值模拟论文模型试验论文气流组织论文

    中文摘要3-4

    ABSTRACT4-9

    1 绪论9-11

    2 大型地下厂房通风空调技术综述11-21

    2.1 大型地下厂房环境特点浅析11-12

    2.2 大型地下厂房常用通风空调方式12-14

    2.3 大型地下厂房常见气流组织形式14-17

    2.3.1 影响气流组织的因素14

    2.3.2 送风方式14-17

    2.4 大型地下厂房通风空调技术气流组织探讨策略17-19

    2.5 本章小结19-21

    3 课题探讨的对象、任务及策略21-27

    3.1 干河泵站工程概况21-23

    3.1.1 地下主厂房22-23

    3.1.2 工作竖井设备布置23

    3.2 干河泵站主厂房通风空调案例介绍23-24

    3.3 课题探讨任务及策略24-25

    3.4 本章小结25-27

    4 干河泵站通风空调系统模拟探讨27-53

    4.1 CFD数值模拟计算论述基础27-30

    4.1.1 流体制约方程27-29

    4.1.2 固体壁面边界条件29

    4.1.3 进口边界条件29-30

    4.1.4 出口边界条件30

    4.2 CFD计算的基本步骤30-32

    4.2.1 建立制约方程30

    4.2.2 确定边界条件与初始条件30

    4.2.3 划分计算网格30-31

    4.2.4 建立离散方程31

    4.2.5 离散初始条件和边界条件31-32

    4.2.6 给定求解制约参数32

    4.2.7 求解离散方程32

    4.2.8 判断解的收散性32

    4.3 计算模型建立32-35

    4.3.1 建模32-33

    4.3.2 网格划分33-34

    4.3.3 模拟计算范围34-35

    4.4 主厂房整体气流组织模拟浅析35-52

    4.4.1 气流组织参数确定35-37

    4.4.2 气流组织模拟论述37

    4.4.3 数值模拟计算37-48

    4.4.4 数据浅析48-52

    4.5 本章小结52-53

    5 不同送风工况下地下厂房热湿状态模拟53-79

    5.1 厂房内散热量及散湿量的确定53-57

    5.1.1 散热量确定53-55

    5.1.2 散湿量确定55-56

    5.1.3 散热及散湿在模拟中的设置56-57

    5.2 计算策略57-58

    5.2.1 室外计算参数57

    5.2.2 送风参数确定57

    5.2.3 计算工况57-58

    5.3 工况计算结果云图58-70

    5.3.1 工况一结果云图58-62

    5.3.2 工况二结果云图62-63

    5.3.3 工况三结果云图63-65

    5.3.4 工况四结果云图65-66

    5.3.5 工况五结果云图66-67

    5.3.6 工况六结果云图67-69

    5.3.7 工况七结果云图69-70

    5.4 不同工况数据浅析70-73

    5.5 补充模拟73-78

    5.5.1 模拟内容73

    5.5.2 模型建立73-74

    5.5.3 计算工况74

    5.5.4 计算结果74-78

    5.6 本章小结78-79

    6 干河泵站地下厂房热环境模型试验79-106

    6.1 相似原理及比例尺确定79-82

    6.1.1 相似原理79-81

    6.1.2 比例尺的确定81-82

    6.2 实验模型设计82-90

    6.2.1 模型本体制作82-83

    6.2.2 模型内部热源制作83-86

    6.2.3 送排风系统设计86-89

    6.2.4 关键位置温度、风速测点布置89-90

    6.3 实验数据处理90-91

    6.3.1 模型试验数据处理的基本策略90-91

    6.3.2 模型结果还原为原型的数据处理策略91

    6.4 实验数据浅析91-103

    6.4.1 电机层试验数据处理及浅析91-95

    6.4.2 中间层试验数据处理及浅析95-97

    6.4.3 水泵层试验数据处理及浅析97-98

    6.4.4 阀室二层试验数据处理及浅析98-100

    6.4.5 阀室一层试验数据处理及浅析100-101

    6.4.6 检修阀室二层试验数据处理及浅析101-102

    6.4.7 检修阀室一层试验数据处理及浅析102-103

    6.5 实验结果浅析103-104

    6.6 本章小结104-106

    7 结论与倡议106-108

    7.1 结论106

    7.2 不足之处106-107

    7.3 后续探讨倡议107-108

    致谢108-110

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