空氣流體力學原理范文

導語：如何才能寫好一篇空氣流體力學原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：風機翼型 數值模擬 鍋爐仿真

1.熱能動力工程的研究方向

熱動主要研究熱能與動力方面，是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。目前我國有120多所院校開設有該專業，它由舊本科的九個相關專業合并而成，包括了原來的熱力發動機（080311）、熱能工程（080501）、流體機械及流體工程（080313）、熱能工程與動力機械（080319W）、制冷與低溫技術（080502）、能源工程（080506W）、工程熱物理（080507W）、水利水電動力工程（080903）、冷凍冷藏工程（081409）專業。

熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。專業通過理論力學、材料力學、工程制圖、機械設計、電工與電子技術、工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論、熱工測試技術以及專業方向課程的學習，使我們具備工程熱力學、流體力學、傳熱學和熱工測試技術等熱能與動力工程領域的基礎理論、實驗技能和基本專業知識，掌握制冷空調設備、制冷裝置、動力機械與動力工程、流體機械等設計、制造和實驗研究的基本技術。在此基礎上，它是一個寬口徑的專業，拓展空間很大，就業方向很廣，有電廠熱能工程及其自動化方向、工程熱物理過程及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向等。同時，熱動還是現代動力工程師的基本訓練，可見熱動是現代動力工程的基礎。

2.熱能工程技術在能源方面需要解決的問題

能源問題在當今社會舉足輕重，熱能與動力工程專業在國民經濟中的地位可想而知。

能源動力工業是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱型產業，同時也是涉及多個領域高新技術的集成產業，在國家經濟建設與社會發展中一直起著極其重要的作用。

風機是一種裝有多個葉片的通過軸旋轉推動氣流的機械。葉片將施加于軸上旋轉的機械能，轉變為推動氣體流動的壓力，從而實現氣體的流動。風機廣泛應用于發電廠、鍋爐和工業爐窯的通風和引風，礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻等[1]。尤其是在電站，隨著機組向大容量、高轉速、高效率、自動化方向的發展，電站也對風機的安全可靠性提出了越來越高的要求，鍋爐風機在運行中常發生燒壞電機、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故，嚴重危害設備、人身安全，也給電廠造成巨大的經濟損失[2]。此外，風機一直是電站的耗電大戶，電站配備的送風機、引風機和冷煙風機是鍋爐的重要輔機，降低其耗電率是節能的一項重要措施。

3.熱能專業中工業爐的發展

工業爐是在工業生產中，利用燃料燃燒或電能轉化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。

中國在商代出現了較為完善的煉銅爐，在春秋戰國時期，人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術，從而生產出了鑄鐵。1794年，世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。隨著現代化管理水平的提高，計算機控制系統的不斷完善，現代連續加熱爐也應運而生. 現代連續加熱爐爐型可以歸入兩大類：推鋼式爐和步進式爐。兩類爐型的根本區別，僅在于爐內的輸料方式。

4.爐內燃燒控制技術

其燃燒控制是步進爐的核心技術之一，手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有：

（1）空燃比例連續控制系統，該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數據傳送到PLC與其設定值進行比較，偏差值按比例積分、微分運算輸出4-20 mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節，從而達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。

（2）雙交叉限幅控制系統，該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是：通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號，該信號表示測量點的實際溫度，該測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據這兩個溫度值偏差的大小，PLC自動校準燃氣/空氣流量閥的開度。該閥通過電動執行機構定位。空氣/燃料比控制，借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量，燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量，使精確的溫度控制得以實現。

5.軟件仿真鍋爐風機翼型葉片

由于鍋爐葉輪機械內部流場非常復雜，并帶有強烈的非定常特征，進行細致的實驗測量非常困難，目前尚沒有完善的流體力學理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現象，這就迫切需要可靠詳細的流動實驗和數值模擬工作來了解機械內部流動本質。將利用軟件對鍋爐風機翼型葉片進行二維的數值模擬，研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。根據數值模擬的一般步驟：創建二維模型，進行網格劃分，設定邊界條件和區域，輸出網格，再利用求解器求解，對不同空氣來流攻角角下的流動進行二維數值模擬。在得到模擬結果后，對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進行比較分析，得出鍋爐風機翼型邊界層分離和攻角的關系。（作者單位：遼寧工程技術大學）

參考文獻：

[1] 安連鎖.泵與風機[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 袁春杭.鍋爐引風機事故的預防[J].中國鍋爐壓力容器安全，2005，14（6）：38-39.

篇2

關鍵詞：流體壓強； 伯努利原理； 相對運動

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）02-026-001

一、初中教材中流體壓強引起的爭議

教師：大量事實和研究表明，流體的流速越大，壓強越小。利用這一原理可以解釋很多現象，比如最簡單的現象如圖1，向兩張紙中間吹起，兩張紙吸到一起。理由是兩張紙中間的空氣流速快，所以壓強小，紙的內外兩側壓強不一樣，紙受到的壓力就不一樣，所以兩張紙在力的作用下向中間靠攏。

學生：老師，我有不同意見，如果以中間向右流動的空氣為參照物，那么兩張紙外側的空氣就會向左運動，而且速度比兩張紙中間的速度快，根據剛才的結論，流體的流速越大，壓強越小，那么就應該得到兩張紙在力的作用下向外側運動。

教師：……

以上是筆者教學過程中一個片斷，這部分內容在八下（蘇科版）第88頁。教材中對于流體壓強與流速的關系只有一頁的篇幅介紹。根據教材中的內容確實無法回答這個問題。另外流速是矢量，而壓強是標量，所以遇到“相對運動”時會無言以對。由于中學教材往往考慮到學生的年齡特點、學習水平，所以把伯努利方程簡單化，但是這一句話卻無法回答學生的這個相對運動的設想。

二、伯努利方程推導

1.伯努利方程適用條件

伯努利方程表述的是理想流體作定常流動時，流體中壓強和流速的規律。

常見流體的動力粘性系數μ都很小，當流場中的速度變化率不大時，流體的剪切應力很小，與流體受到的重力等相比可以忽略不計。這種不可壓縮、沒有粘滯性的液體叫做理想流體。理想流體是為處理問題方便而人為引入的假想模型。真實流體都是有粘性的。理想流體中因沒有剪應力的作用，所以我們在討論伯努利方程的時候非常便利。

假如流場中曲線每點上的切線都和此點的流速方向重合，這樣作出的曲線叫流線。如果每一點的速度隨著時間變化而變化，則在不同瞬時拍出的照片將顯示不同的流線族，在某一瞬時所有流線的集合構成此瞬時的流譜。如果每點的速度與時間無關，則每一瞬時的流譜相同，這樣的運動叫做定常運動。如果運動是定常的，那么軌跡與流線重合。

2.利用微元法進行推導

我們就假設有如圖2一段橫截面積連續變化的水平流管，取管內的一小段水平流體微元A，其兩端的截面與流動方向是垂直的。流體微元的長度為l，加速度為a。我們可以想象在水平方向上有一個力場，此力場的加速度為a。顯然，我們可以認為在上述流體微元的左右兩端之間的壓強差應為：

Δp=ρadl=ρvdv

所以∫dp=∫ρvdv

式中P為某點流體壓強,單位:Pa；ρ為流體密度，單位:kg/m3；v為流體速度,單位:m/s;g為重力加速度,單位:m/s2.

從伯努利方程可知:當流體速度增大時,流體的壓強減小,反之，當流體速度減小時,流體的壓力增大。

三、以慣性系為參照物，研究兩張紙的受力情況

假設兩張紙中間B點的氣體的流速相對于地面是勻速不變的，以B點為參照物，那么在同一流線上遠處A點的空氣流速是勻速向右的，但是到達B點以后速度為零，這時作用在微元橫截面上的力與運動方向相反。因此同理，可以得到流體微元A的左右兩端之間的壓強差應為：

Δp=-ρadl=-ρvdv

所以∫dp=∫-ρvdv

這樣就得到PA>PB,在兩張紙的外側A、C、D保持相對靜止，所以各點壓強相等，所以兩張紙兩側受到的壓力仍然大于B點，兩張紙會向中間靠攏。

四、對初中教學的建議

初中物理屬于模糊物理，對于這一部分內容不可能在初中階段給學生講清楚，所以如果有學生有此類爭議的話，首先要給與肯定并表揚，對于大部分的學生而言，應該暫時回避，以免造成概念混淆。初中階段我們只研究以地面為參照物的情況，至于以流體為參照物，我們的學習過程中會繼續研究；對于少部分基礎較好的同學，應該抓住這個契機，激發他們的興趣，引導他們進一步的研究并給與幫助，后者是我們希望得到的物理教學的效果，能讓學生在學習中發現問題、主動地解決問題，對于接受能力較好的同學宜采用此類方法。

參考文獻：

［1］L?普朗特，K?奧斯瓦提奇，K?維格哈特.流體力學概論[M].郭永懷，陸士嘉，譯.北京：科學出版社，1981

［2］G?K?巴切勒.流體動力學引論[M].北京：科學出版社，1997

篇3

[關鍵詞]熱能動力工程；鍋爐技術；能源；發展

中圖分類號：TK221 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0085-01

隨著常規能源的日漸短缺，人類環境保護意識的不斷增強，節能、高效、降低或消除污染排放物、發展新能源及其它可再生能源成為本學科的重要任務，在能源、交通運輸、汽車、船舶、電力、航空宇航工程、農業工程和環境科學等諸多領域獲得越來越廣泛的應用，在國民經濟各部門發揮著越來越重要的作用。

一、 熱能動力工程概念及在能源方面的現狀

（一）、熱能動力工程概念

熱能動力工程顧名思義主要研究熱能與動力方面，其包括熱力發動機，熱能工程，流體機械及流體工程，熱能工程與動力機械，制冷與低溫技術，能源工程，工程熱物理，水利電動力工程，冷凍冷藏工程等九個方面，其中鍋爐的運行方面主要運用熱力發動機，熱能工程，動力機械，能源工程以及工程熱物理等部分專業技術。熱能動力工程主要研究方面為熱能與動力之間的轉換問題，其研究方面橫跨機械工程、工程熱物理等多種科學領域。其發展方向多為電廠熱能工程以及自動化方向、工程物理過程以及其自動控制方向、流體機械及其自動控制方向、空調制冷方向、鍋爐熱能轉換方向等，熱能動力工程是現代動力工程的基礎。熱能動力工程主要需要解決的問題是能源方面的問題，作為熱能源的主要利用工程，熱能動力工程對于我國的國民經濟的發展中具有很高的地位。？

（二）、熱能工程技術的現狀

隨著我國市場經濟的建立，社會需求和經濟分配狀態的變化、科技發展的趨勢、對本專業的生源、就業等形成了挑戰，更是熱能動力專業教育的關鍵。同時，熱動還是現代動力工程師的基本訓練，可見熱動是現代動力工程的基礎。熱動主要研究熱能與動力方面，是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱動主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論，學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。本專業涵蓋的產業領域十分廣泛。能源動力產業既是國民經濟的基礎產業，又在各行各業中有特殊的應用，也是國家科技發展基礎方向之一。能源動力領域人才教育的成敗關系到國家的根本利益。

能源問題在當今社會舉足輕重，熱能與動力工程專業在國民經濟中的地位可想而知。

能源動力工業是我國國民經濟與國防建設的重要基礎和支柱型產業，同時也是涉及多個領域高新技術的集成產業，在國家經濟建設與社會發展中一直起著極其重要的作用。

風機是一種裝有多個葉片的通過軸旋轉推動氣流的機械。葉片將施加于軸上旋轉的機械能，轉變為推動氣體流動的壓力，從而實現氣體的流動。風機廣泛應用于發電廠、鍋爐和工業爐窯的通風和引風，礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻等。尤其是在電站，隨著機組向大容量、高轉速、高效率、自動化方向的發展，電站也對風機的安全可靠性提出了越來越高的要求，鍋爐風機在運行中常發生燒壞電機、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故，嚴重危害設備、人身安全，也給電廠造成巨大的經濟損失。此外，風機一直是電站的耗電大戶，電站配備的送風機、引風機和冷煙風機是鍋爐的重要輔機，降低其耗電率是節能的一項重要措施。

二、熱能動力工程技術運用

（一）爐內燃燒控制技術

其燃燒控制是步進爐的核心技術之一，手動控制已被自動控制方式所取代。目前大規格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有：

（1）空燃比例連續控制系統，該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣比例閥、空氣/燃氣電動蝶閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測出來的數據傳送到PLC與其設定值進行比較，偏差值按比例積分、微分運算輸出4-20 mA的電信號分別對空氣/燃氣比例閥和空氣/燃氣電動蝶閥的開度進行調節，從而達到控制空氣/燃氣比例和爐內溫度之目的。

（2）雙交叉限幅控制系統，該系統主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃氣流量閥、空氣/燃氣流量計、熱電偶等組成。工作原理是：通過一個溫度傳感器熱電偶把測量的溫度變成一個電信號，該信號表示測量點的實際溫度，該測量點的溫度期望給定值是由預存貯在上位機中的工藝曲線自動給定的。根據這兩個溫度值偏差的大小，PLC自動校準燃氣/空氣流量閥的開度。該閥通過電動執行機構定位。空氣/燃料比控制，借助于孔板和差壓變送器來測量空氣流量，燃氣的流量是借助于一臺安裝在燃氣支管上的質量流量計來測量，使精確的溫度控制得以實現。

（二）、軟件仿真鍋爐風機翼型葉片

由于鍋爐葉輪機械內部流場非常復雜，并帶有強烈的非定常特征，進行細致的實驗測量非常困難，目前尚沒有完善的流體力學理論解釋諸如流動分離、失速和喘振等流動現象，這就迫切需要可靠詳細的流動實驗和數值模擬工作來了解機械內部流動本質。將利用軟件對鍋爐風機翼型葉片進行二維的數值模擬，研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動分離。根據數值模擬的一般步驟：創建二維模型，進行網格劃分，設定邊界條件和區域，輸出網格，再利用求解器求解，對不同空氣來流攻角角下的流動進行二維數值模擬。在得到模擬結果后，對不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進行比較分析，得出鍋爐風機翼型邊界層分離和攻角的關系。

三、熱能動力工程的發展方向

1、熱能動力及控制工程方向（含能源環境工程方向）主要掌握熱能與動力測試技術、鍋爐原理、汽輪機原理、燃燒污染與環境、動力機械設計、熱力發電廠、熱工自動控制、傳熱傳質數值計算、流體機械等知識。

2、熱力發動機及汽車工程方向掌握內燃機（或透平機）原理、結構，設計，測試，燃料和燃燒，熱力發動機排放與環境工程，能源工程概論，內燃機電子控制，熱力發動機傳熱和熱負荷，汽車工程概論等方面的知識。

3、制冷低溫工程與流體機械方向掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統，制冷空調與低溫各種設備和裝置，各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。

4、水利水電動力工程方向掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識，以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。

四、結束語

熱能動力工程的迅速發展使得熱力發動機專業方向，其中包括熱力發動機主要研究高速旋轉動力裝置，包括蒸汽輪機、燃氣輪機、渦噴與渦扇發動機、壓縮機及風機等的設計、制造、運行、故障監測與診斷以及自動控制等行業的發展都到了提速。熱動能的發展為航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、鐵路及輕工等部門培養高級工程技術人才，若能將這些理論知識轉換成實際的運用，我國的能源壓力將大大降低。

參考文獻

[1] 安連鎖.泵與風機[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 袁春杭.鍋爐引風機事故的預防[J].中國鍋爐壓力容器安全，2005，14（6）：38-39.

[3] 蔡兆林，吳克啟，穎達.離心風機損失的計算[J].工程熱物理學報，1993，14（1）：53-56.

[4] 王松嶺.流體力學[M].北京：中國電力出版社

[5]安連鎖.泵與風機[M] .北京：中國電力出版社，2001.

[6]袁春杭.鍋爐引風機事故的預防[J].中國鍋爐壓力容器安全，2005，14（6）：38-3 9 .

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關鍵詞：高速列車； 盤式制動； 散熱； 熱對流； 溫度分布

中圖分類號： U260.351 文獻標志碼：B

Abstract：The heat dissipation of the brake disk of a highspeed train is simulated by CFD method， and the average convective heat transfer coefficients of each part of the brake disk are calculated. Under the heat dissipation condition， the temperature field of the brake disk is simulated by sequential coupling method， the thermal load of complex hexagon shape is loaded， and the simulation results of the second braking temperature field is compared with the test results. The results show that， the simulation results are consistent with the test data in the cooling stage， and the maximum error of the temperature is less than 5% during the braking stage.

Key words：highspeed train； disk brake； heat dissipation； heat convection； temperature distribution

0 引 言

在高速列車制動過程中，制動盤與閘片摩擦接觸產生大量的熱，多次制動會引起摩擦副材料熱疲勞裂紋直至破壞.由于當前仍無可靠的方法有效測定或預測制動能量和熱疲勞裂紋發展演變過程，所以通過數值仿真分析高速制動盤的散熱性能對于制動盤材料的選取和結構設計有重要的指導意義.[1]

空氣對流傳熱是制動盤散熱最主要的能量交換方式.以往研究中，對流傳熱系數的計算多采用經驗公式.[24]該方法對于一些幾何規則的模型適用性好、計算簡便，但是對于復雜結構，如動車組使用的輪裝制動盤的散熱筋，估測經驗公式中散熱面特征長度存在較大困難.為此，一些學者采用計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法分析復雜結構的散熱特性.BELHOCINE等[5]以1/4制動盤為研究對象，模擬靜止空氣中旋轉制動盤各個區域的平均對流傳熱系數，JIANG等[6]模擬列車軸裝制動盤在實際行進過程中的對流傳熱特性.參考以上研究，論文基于CFD技術仿真高速動車組輪裝制動盤的流體場，獲得不同運行速度下制動盤不同表面上的平均對流傳熱系數.

利用有限元分析制動盤的溫度場時，有順序耦合法和直接耦合法之分.直接耦合法考慮應力與溫度的相互作用，模擬結果對高溫作用下制動盤與閘片之間的真實接觸面積敏感，極容易出現數值收斂性困難的問題[7]；順序耦合法將摩擦接觸簡化為加載摩擦熱量，因此容易收斂[8].考慮到多邊形熱載荷作用范圍不易確定，在討論多邊形閘片結構對應的制動盤溫度場時，以直接耦合法為主.[27]基于幾何原理，用順序耦合法模擬六邊形閘塊對應的制動盤溫度場，并將二次制動的溫度場結果與實測值對比，表明計算結果可靠.

1 有限元模型

動車組輪裝制動盤和六邊形閘塊模型見圖1.以單個制動盤為研究對象，將制動盤與閘片之間摩擦產生的熱量加載在制動盤上.

空氣通風速度為列車速度的1/2，忽略閘片對流場的影響，取輪子、制動盤和軸的表面作為流場的壁面.通風狀態下強迫對流是制動盤散熱的主要途徑，因此可忽略自然對流影響.研究表明：與經驗公式和經典kω模型相比，SST kω模型的計算復雜度和計算精度有明顯優勢，因此作為計算流體力學模型.

用CFD模擬行駛過程中制動盤周圍的流場，得到制動盤散熱筋附近的空氣流動傳熱情況.列車行駛速度為380 km/h時制動盤的散熱筋中間面上空氣相對速度場和散熱筋表面對流傳熱系數分布云圖分別見圖3和4.受列車通風狀態和制動盤轉動的共同影響，當旋轉引起的空氣流動方向與通風方向一致時，對流傳熱系數增大，反之減小.

3 二次制動溫度場計算結果和分析

列車在二次制動過程中的對流傳熱系數時間曲線見圖6.由此可知：制動盤表面傳熱系數并不呈現單調遞增或遞減變化趨勢，而是先急劇下降再迅速上升至峰值約360 W/（m2?K），最后再急劇下降的變化形式.據此認為，制動盤面某區域的溫度場并非維持固定不變，而是在制動過程中呈現交替變化，這也是熱疲勞裂紋產生的重要原因之一.

根據上述傳熱系數變化分析溫度場變化.列車制動初速度為380 km/h，二次制動時間總長622 s，制動盤制動半徑約為280 mm.對二次制動工況下制動盤的溫度場進行有限元分析，在制動盤摩擦面某徑向上選取一組節點，得到節點溫度隨時間變化曲線，見圖7.由圖7可知：在制動階段，制動盤摩擦面上的最高溫度分布在距離旋轉中心約314 mm附近，該組節點的最高溫度為722.5 ℃；冷卻階段該組節點溫度趨于一致，溫度都在125 ℃左右.進行制動臺架試驗，制動盤面上布置若干熱電偶，在制動裝置下方鼓風，并控制風速為旋轉線速度的1/2，以模擬真實行駛狀態.提取二次制動過程中每個時間步對應的熱電偶最高溫度值，與有限元模擬的最高溫度值比較，見圖8.圖8顯示：在第一次制動過程中，制動盤最高溫度模擬結果為687.7 ℃，比試驗結果高8 ℃，誤差率約1.1%；第二次制動結果為742 ℃，比試驗數據高35 ℃，誤差率約為5.0%.與圖7相比，在2次制動階段，摩擦面上提取的最高溫度值比固定節點的最高溫度約高20 ℃，冷卻階段誤差很小.由此來看，圖8中誤差產生的原因除與順序耦合方法有關外，可能與制動盤面上個別節點處出現瞬時高溫有關.

從圖8還可以看出：在冷卻階段，模擬的曲線與試驗數據吻合度較好，表明制動盤的散熱情況得到有效模擬.

4 結 論

通過分析高速列車制動盤在行駛過程中的散熱情況，以及二次制動過程中的溫度場變化，得出如下結論：1）在制動階段，制動盤最高溫度出現在制動半徑附近，2次最高溫度誤差都不超過5%，證明用順序耦合法模擬六邊形熱載荷滿足工程需要；2）在冷卻階段，制動盤各部分溫度趨于一致，與試驗曲線吻合度較好，表明CFD可有效模擬制動盤散熱情況.

參考文獻：

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篇5

關鍵詞:  手術室  凈化  空調  潔凈度  運行管理

        近來來，各地縣級以上新建醫院手術部基本都采用了空氣凈化技術，空氣凈化配合功能流程使得潔凈手術室整體空間環境更科學、更安全、更潔凈，能夠有效地減少空氣中微生物含量，防止醫院感染，為手術的成功提供了重要的保障。然而，由于很多臨床醫務人員還不能夠很好地掌握其使用方法，忽略了系統的運行與維護，致使設備的性能沒有達到預期的理想效果。為此，建立科學、嚴謹的管理與維護機制，使設備的性能得以充分的發揮，就顯的尤為重要。筆者就多年來對潔凈手術室凈化空調設備的管理和維護的經驗，現對其性能、運行監測、維護及注意事項等方面進行論述，供同行參考。

        1 凈化空調簡介

        凈化空調系統，它是由空調系統和凈化系統兩部分組成。

        1.1 空調系統

        就是完成對空氣進行自動調節的功能，對室內的溫度、濕度、風速、風壓、風量加以控制，其目的就是為了達到潔凈室內溫度和濕度的要求從而達到人體的舒適感。

        1.2凈化系統

        它是對空氣中的非生物粒子和生物粒子加以控制，消除塵埃粒子，控制手術室內的菌濃度，使手術間達到一定的生物潔凈標準。使用的方法就是將空氣在進入手術室之前對其進行消毒，并使用初效、中效、高效過濾器對空氣進行三級過濾處理，過濾掉空氣中的灰塵、浮游微粒、細菌及有害氣體，使新鮮而潔凈的空氣流入手術室，稀釋室內的菌濃度。除此之外，凈化系統還對進入手術室內的氣流加以控制。我們知道，對于處于手術室手術區的患者傷口來說，手術感染源是來自多方面的，為了最大限度地消除或避免由各種途經帶入的病源微生物而引起感染，凈化系統利用流體力學原理，將手術室內各區域的氣流分布物的擴散，將在空氣中浮動的微粒和塵埃、污物等通過專設排風口排出手術室。空氣中沒有了浮動的塵埃等污物，就基本上杜絕了手術室內細菌傳播的媒介。所以說凈化的最終目的就是要控制室內的菌濃度，讓手術室更加潔凈，這不但能夠降低患者手術傷口被感染的幾率，而且也同時能夠確保醫務人員的自身健康。

        2 系統主要參數

        凈化空調系統的運行測試，就是用科學的方法對系統參數進行檢測，從而對其運行狀況進行診斷，判斷出設備是否完全發揮其應有的效能，為使用者提供科學的依據，并對系統做出綜合性能全面評定。對現已運行的系統，需要測試和監控的內容很多，主要分以下幾個參數。

        2.1風速

        工作區截面的平均風速氣流組織均勻，不產生渦流，利用合理的氣流方向來控制污染。

        2.2新鮮空氣量

        補償室內排風和保持室內正壓值所需的空氣量。

        2.3靜壓差

        維持潔凈室(區)的空氣處于一定的正壓值，不同等級潔凈室(區)之間的壓力差。

        2.4換氣次數

        在自凈時間內保證潔凈度。我國標準是萬級25次／h 、10萬級l5次／h。

        2.5溫、濕度

        室內溫度為22℃～25℃，相對濕度為40％～60％。

        2.6噪聲

        手術室噪聲動態監測時不大于52db。

 2.7潔凈度

        使用光散射式粒子計數器，檢測空氣中所含塵埃粒子數。

        3  系統的維護與保養

        3.1空氣處理系統

        對凈化空調空氣處理系統進行良好的維護和保養，是系統安全穩定運行的有力保證。很多醫院在這方面都存在不少問題，主要體現在運行管理和維護保養制度不完善，缺乏對系統各項指標的檢測手段，使系統在不達標狀態下運行，存在很在安全隱患。

篇6

一、按軸向的方式分析六種不同方向的旋法特點與制造技巧

1、圍繞左右軸分析：上旋和下旋

擊球時，如果在向前用力的同時附加向上用力，使球的后部具有向上的旋轉。這是上旋。攻球和弧圈球都能使球產生上旋。相反，如果擊球時在向前用力的同時附加向下用力，使球的后部具有向下的旋轉，這就是下旋。搓球和削球都能使球產生下旋。

由于物理學中的“馬格努斯”效應，上旋球在空中前進時，除了自身的重量外，還受到空氣的壓力而下降的較快，從而改變了弧線的彎曲度，并縮短了打出距離。下旋球則正好相反，在空中飛行時，下降較慢，并延長了打出距離。由于球帶有旋轉，上旋球在落臺時會給臺面一個向后的摩檫力，因此臺面也會給球一個大小相等、方向相反的反作用力。由于這個反作用力的緣故，上旋球在落臺后的前沖速度較快。而下旋球則相反，落臺后的前沖速度較慢，旋轉強烈時甚至會向后跳。像馬林魔鬼式訓練時強烈、快速摩擦球時發出的球，很多業余選手也可以通過練習發下旋后跳球，增強轉腰、發力、摩擦球的厚薄及球的旋轉程度的理解，也可作為訓練手感的方法之一。

如果我們使拍面角度保持垂直，擊球時除向前用力外，不附加任何其他方向的力量（該技術稱為平擋），就可以清楚地看到上、下旋在觸到球拍后的反彈情況。由于球對球拍有摩檫力，球拍對球也有一個相反方向的反作用力，所以上旋球在觸到球拍后會向上彈起，而下旋球則會急劇下墜。所以，我們不難理解，為什么接上旋球容易出高球，甚至出界；而接下旋球容易下網。流體力學認為，流體的流速越快，壓強越小，流速越慢，壓強越大，這一定律也成為伯努利定律。飛行并旋轉著的乒乓球，不管是上旋、下旋，還是側旋，其運動弧線都遵循伯努利定律。

具體原理如圖所示。可解釋如下：

當乒乓球本身帶著上旋飛行時，同時帶著球體周圍的空氣一起旋轉，但是由于球體上沿周圍空氣旋轉方向和對面空氣方向相反，因而受到阻力，導致其流速降低。而球體下沿的氣流與迎面空氣阻力方向相同，因而流速加快。最后的結果是，本來球體上下沿的壓力相等，現在變成上沿的增大，而下沿的減小。這樣由于球體受力不均衡，總的合力方向是向下，給擊球者的感覺就是上旋球的下落速度加快。因此，在相同的條件下，上旋球的飛行弧線比不轉球的飛行弧線要低、要短。

如果是下旋球，其受力情況跟上旋球恰好相反，球體上沿的空氣流速快，壓強小，下沿的空氣流速慢，壓強大，所以氣流給球體一個浮舉力。這樣，在其他條件相同的情況下，下旋球比不轉或上旋球的弧線要高，要長。因此，如乒乓球選手看不清對方發的是什么旋轉的球時，也可以通過球過來的弧線加以粗略地判斷球的旋轉。

2、圍繞上下軸分析：右側旋和左側旋

擊球時，如果拍面垂直，在向前用力的同時附加由左向右的力量，就會產生右側旋。通常從反手位發球，以便于發力，也有從正手位發右側旋球，一者換種姿勢給對方造成壓力，二者還可以用差不多的動作發出右側下旋和右側上旋；反之，如果在向前用力的同時附加由右向左的力量，就會產生左側旋，盡量用差不多的動作發出左側下旋和左側上旋。發左、右側旋球的關鍵在于：對方的站位及對反手位球的處理技術；拍與球接觸時的一剎那摩擦球的部位及摩擦時間、摩擦面積（可通過往前送球、手腕動作來調節）；發球落點、節奏快慢的控制。發球和攻球都可以產生左側旋或右側旋。

右側旋球在空中的運行，由于受到空氣壓力的影響，其飛行路線會略微向對手的右測偏斜；相反，左側旋球的飛行路線會略微向對手的左側偏斜。

側旋時，不管是左側旋還是右側旋，在落臺后都不太拐彎。

用平擋回擊對手的左側旋球時，球會非常明顯地向本方右側反彈；相反，右側旋球會明顯向左側反彈。

3、圍繞前后軸：順旋和逆旋

擊球時，如果將拍面完全躺平，在球的底部由右向左用力，球會產生一種在擊球者看來是順時針方向的旋轉，我們稱其為順旋。同樣，如果在球的底部由左向右用力，球會產生一種在擊球者看來是逆時針方向的旋轉，我們稱其為逆旋。從理論上分析，如果球只是沿著前后軸旋轉的話，它就會由于缺乏前進力而無法過網。但是如果我們把平躺的拍面變得稍微豎直一些，再附加一定向前的力量，球就能越過球網到達對方球臺。目前，中國的張繼科、德國的波爾的逆旋球發得最好，而且很多業余選手也跟上潮流，在發逆旋球時感受拍與球接觸時摩擦球的部位、手腕的發力、送球時間的長短、線路的長短等方面的魅力。

順、逆旋在空中飛行的軌跡沒有明顯的變化，相對較為規則。但是在落到臺面后，順旋球會明顯向右側跳躍，而逆旋球則會明顯向左側跳躍。對方在回接順逆旋球時，由于拍面常常觸到靠近球旋轉軸的地方，較難借助來球的前進力回擊，因此容易下網。

二、應對旋轉球的一般辦法

篇7

關鍵詞：

平行流換熱器； 換熱性能； 風速； 水流量

中圖分類號： TB 657.5文獻標志碼： A

目前有關汽車空調的研究主要集中在制冷系統的仿真與實驗，而關于暖風系統的研究很少，特別是關于非獨立的暖水式換熱性能研究更不多.陳江平等[1]從使用新工質及采用新技術等方面介紹了國內外汽車空調系統發展趨勢；周益民等[2]建立三維數值模型，研究了百葉窗翅片開窗角度和換向區長度對平行流換熱器換熱性能的影響，可為其優化設計提供依據；董軍啟等[3]通過試驗比較了翅片間距和高度對平行流換熱器表面換熱和阻力性能的影響，通過分析試驗數據獲得了j因子和f因子試驗關聯式；國內外對平行流換熱器在微通道內的流動、壓降及傳熱系數進行了大量研究[4].關于暖風系統的平行流換熱器的研究主要集中在百葉窗翅片角度、間距、高度和扁管等對其換熱和流動性能的影響，然而工質的工況對其性能也有重要影響.所以本文主要分析空氣側風速和水流量對其換熱和流動性能的影響并將兩者進行比較.

1平行流換熱器結構與特性

1.1平行流換熱器結構

平行流換熱器（PFC）是一種新型的換熱器[5]，多用于汽車空調，主要由多孔扁管和波紋型百葉窗翅片構成.暖風系統平行流換熱器結構如圖1所示，圖中：Fh為翅片高度；Ld為百葉窗寬度；Lh為百葉窗高度；Lp為百葉窗間距；α為百葉窗角度；Fp為翅片間距.平行流換熱器結構參數如表1所示，其中Ft為翅片厚度.工質水在多孔扁管中流動，空氣垂直流過波紋翅片并與水進行換熱.平行流換熱器的主要特點是比表面積大，換熱效率高，結構緊湊，空氣側壓降較小，水側換熱性能增加時阻力減小，扁管和翅片的接觸熱阻較小，純鋁制品有利于回收等.本文主要介紹一種應用于汽車空調暖風系統的平行流換熱器的換熱性能，在不同水流量和空氣側風速下通過模擬仿真對其換熱性能進行分析.而目前國內對平行流換熱器的研究還比較少，本文旨在為國內平行流換熱器設計提供參考.

1.2水暖式汽車暖風裝置

汽車暖風裝置是汽車冬季運行時供車內取暖的設備總稱，其種類較多.按其所用熱源可分為余熱式采暖系統和獨立式采暖系統，其中余熱式采暖系統又分為水暖式和汽暖式兩種.水暖式采暖系統主要是以發動機冷卻水的余熱為熱源，將熱水引入換熱器，由風扇將車內或車外空氣吹過換熱器使之升溫[6].

與氣暖式系統相比，水暖式發動機的冷卻液溫度比較適宜且散熱均勻，不會出現局部溫度過高而燙傷乘客，亦不會出現因排氣中的SO2等雜質長時間腐蝕換熱器管壁造成因泄漏廢氣而中毒的現象，水暖式發動機在國內外生產的轎車、大型貨車、采暖要求不高的大客中已得到采用；與獨立式采暖系統相比，水暖式發動機不需另外的燃料及相關設備，易獲取熱源，設備簡單，節能環保，運行經濟.

2計算流體力學（CFD）模型

在流動換熱過程中，空氣從換熱器一側流入，然后與扁管和翅片相互作用進行對流換熱，通過增加空氣側風速，能夠增強空氣流動的擾動，增強換熱；增加工質水流量，可以增強換熱器的換熱性能.

在開發汽車空調系統時，需要掌握的換熱器性能數據可以通過實驗獲得，但在實驗前進行數值模擬分析，可以大大縮短開發周期和降低成本.目前模擬時大多采用二維數值模型，其結果有待進一步考證.本文通過對百葉窗翅片進行三維數值模擬，進一步考察數值模擬的準確性以揭示百葉窗翅片的強化傳熱與流動機理[7].為簡化模型，首先對模型作以下假設：① 換熱過程為三維穩態換熱；② 空氣、工質水均為理想的不可壓縮流體，各點參數不隨時間變化；③ 空氣在整個迎風向上均勻分布；④ 扁管、百葉窗肋片表面具有相同的粗糙度，肋片和扁管焊接良好，連接光滑，不考慮加工因素的影響.

式中：Gk為由層流速度梯度產生的湍流動能；Gb為由浮力產生的湍流動能；G1s、G2s、G3s均為常量；σk、σε分別為k方程和ε方程的普朗特數；μt為湍流渦黏性系數；k為湍流動能；ε為耗散率.

2.2邊界條件

由于流動處于湍流狀態，經對比分析選擇了標準的k-ε模型.該模型是目前應用較廣、受檢驗最多、數值求解技術最成熟的湍流模型，且對于平行流換熱器的模擬有較高的穩定性.

定義工質水入口處為流量入口邊界，給定入口流量、水溫（355 K）（根據汽車空調常用設計標準確定），定義出口處為壓力出口邊界；定義入口空氣處為速度入口邊界，給定入口速度、空氣溫度（290 K）（根據汽車空調常用設計標準確定），定義出口處為壓力出口邊界；平行流換熱器為純鋁制材質[8].

2.3數值模擬方法

整個計算區域的網格劃分是通過Fluent軟件前處理程序Gambit進行.為節省計算空間，采用六面體和楔形單元相結合的方法對網格進行劃分，并對網格加密處理，網格數約為300萬.定義每個方程的收斂條件中平均殘差絕對值不大于1.0×10-6.本文模擬采用商用軟件Fluent 6.3對計算區域進行求解.

2.4仿真模擬結果與分析

由于換熱器實際工作時水溫取決于發動機工作情況，水流量可通過閥門調節，空氣側風速亦可調節，故本文只選擇水流量和空氣側風速作為自變量進行分析.

換熱器迎面風速分別為2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 m?s-1，水流量分別為5、6、7、8、9 L?min-1 .通過仿真模擬得到汽車空調暖風系統平行流換熱器換熱量、水側壓降、空氣側壓降、空氣側出口溫度的變化和分布.

圖2為在不同風速和水流量下換熱器換熱量和空氣側出口溫度的變化，圖3為不同風速下空氣側阻力的變化，圖4為不同水流量下水側阻力的變化.由圖2、3可知，對于一定結構的換熱器，隨著迎面風速的增加，空氣側換熱量不斷增大，空氣側阻力也增大，而且空氣側換熱量在低風速下增長較快.換熱器換熱量的增加有以下兩點原因：一是在緊貼翅片的空氣流薄層內，

由于分子導熱，熱邊界層被來自翅片的熱量加熱，同時向前運動，空氣風速增加，熱邊界減薄，熱阻減小，空氣側傳熱系數增大；二是風速增大，空氣滯留翅片上的時間相對縮短，溫升小，與換熱器溫差大，故換熱效果好.但對比圖2、3可以發現，隨著風速的提高換熱量增加率逐漸減小，而空氣側阻力增加率越來越大.這是因為阻力隨空氣側風度的二次方左右增加，并且對于一定結構冷凝器存在一個臨界風速即換熱量隨風速增加趨于定值[9].故只靠提高風速增加空氣側換熱量是有限的，在增加換熱量和阻力之間進行選擇，是確定換熱器迎面風速時必須考慮的問題.由圖2可知，對于一定結構的換熱器，隨著迎面風速相對于2 m?s-1依次增加25%、50%、75%、100%時，空氣側出口溫度有降低趨勢，但降低幅度較小，不會影響其舒適性.空氣側出口溫度降低是因為風速增加，換熱時間不足，但是在風量一定、熱水源充分的情況下，空氣側出口溫度不會有明顯下降[10].

由圖2可知，水流量對換熱器換熱量有較大影響.隨著水流量增加，其對應的換熱量逐漸增加，起初水流量增加12%時，換熱量增加3.2%，最后水流量增加80%時，而換熱量只增加6.6%.因此，通過增加水流量來增加換熱器的換熱能力也是有限的.對于一定結構換熱器，水流量增加即流速增大，流動狀態由層流變成紊流，換熱強度變化較明顯.空氣出口側溫度與水流量變化非常相近，這是因為對于一定結構的換熱器，在一定風量、進風溫度、進口水溫下，水流量對換熱性能起決定性作用[11].由圖2可知，增加空氣側風速比增加水流量對平行流換熱器換熱量的影響更大，在增加相同百分比的情況下，增加風速比增加水流量對換熱器換熱量的影響大16%左右.這是由于空氣側熱阻對換熱性能的影響大于水側的影響.但從圖4可知，水流量增大，水道中水的流速增加，水的流動阻力明顯增大，增加了循環水泵的功耗.

3結論

本文利用仿真模擬計算了某汽車空調暖風系統平行流換熱器的換熱特性，分析了風速、水流量對換熱性能的影響：

（1） 增加空氣側風速比增加水流量對平行流換熱器換熱量的影響大。在增加相同百分比的情況下，增加風速比增加水流量對換熱量的影響大16%左右，而且增加兩者對換熱器換熱能力的影響均有限。隨著兩者增加，換熱量增加率逐漸減小.

（2）L速增大，空氣側阻力增加非常明顯，同樣水流量增大，水側阻力增加也非常明顯；但增加兩者對空氣側出口溫度影響都不明顯.

（3） 在優化設計汽車空調暖風系統平行流換熱器時，應合理選擇其結構，使迎面風速控制在一個合理的范圍內.

另外，水暖式暖風系統使用時必須在發動機冷卻液溫度上升到大循環時方可開始，且存在使用過程中流量分配不均、熱源不足等問題，這些均有待進一步解決.

參考文獻：

[1]陳江平，施駿業，趙宇.國內外汽車空調系統發展動向[J].化工學報，2008，59（增刊2）：9-13.

[2]周益民，董軍啟，陳江平.百葉窗翅片傳熱與流動的三維數值模擬[J].節能技術，2007，25（2）：141-144.

[3]董軍啟，陳江平，陳芝久.百葉窗翅片的傳熱與阻力性能試驗關聯式[J].制冷學報，2007，28（5）：10-14.

[4]PARK C Y，HRNJAK P.Experimental and numerical study on microchannel and roundtube condensers in a R410A residential airconditioning system[J].International Journal of Refrigeration，2008，31（5）：822-831.

[5]林泉來.平行流換熱器干工況下應用的可行性分析[J].暖通空調，2013，43（增刊1）：291-293.

[6]小林明.汽車工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1985.

[7]丁國良，張春路.制冷空調裝置仿真與優化[M].北京：科學出版社，2001.

[8]陶文銓.數值傳熱學[M].2版.西安：西安交通大學出版社，2001.

[9]瞿曉華，施駿業，陳江平，等.車用暖風散熱器數值模型[J].汽車工程，2009，31（4）：345-348.

篇8

關鍵詞：地下汽車庫；空氣環境；排煙設計；誘導風機

中圖分類號：TU233　文獻標識碼：A　文章編號：1009-2374(2011)01-0125-03

在當今的城市建設進程中，大量的住宅項目如雨后春筍般，在城市中心及郊區屹立而起。幾乎所有的項目都會有地下車庫的配套設施。地下汽車庫節省城市建設用地，管理方便，極大地改變了以往的汽車停放觀念，為小區業主提供方便。這樣的配套形式不僅在住宅項目，辦公商業等公建項目也是比比皆是。

但在實際的使用過程中，因車庫一般為地下建筑，容易造成通風不暢，汽車庫散發的尾氣中有害成分不能及時稀釋、散發，汽油蒸汽積聚不易擴散，這樣就是車庫內的環境變的惡劣，甚至引發火災、爆炸事故等。如何改善地下汽車庫的空氣環境，防止和減少火災危害的發生，并有效降低工程投資，是業主和建筑設計單位關注和研究的重點。其實汽車尾氣中主要是一氧化碳的濃度起著關鍵的作用，根據相關資料可知，若能將汽車尾氣中一氧化碳稀釋到容許濃度，其它有害成分就可達到充分的安全程度。而噴射式誘導通風系統能確保地下車庫有效的通風換氣，減少通風管道；可有效降低車庫建筑層高，節約電能、節省項目投資等，此系統已經此類建筑中廣泛的應用。

1　誘導通風系統簡述

1.1　誘導通風系統的基本原理

當空氣從直徑DO的噴嘴以速度VO射入一個沒有周圍界面限制的空間內擴散時，則形成自由式射流。有流體力學可知，誘導通風系統噴嘴射出的氣流為等溫自由式圓射流，在慣性力作用下，射流將保持流動方向向前流動。如圖1所示，由于射流邊界與周圍介質間的紊流動量交換，周圍的空氣將被連續卷入，射流范圍(射流直徑)不斷擴大，流量沿射程方向不斷增加，而射流斷面的速度場從射流中心開始逐漸向邊界衰減，并沿射程不斷減小。根據動量守恒定律可知，各斷面的總動量保持不變，在理論上射流的寬度會一直增至無限大，誘導風量也會增至無限大，各點速度將減至無限小。但在實際環境中，建筑物中梁、板、柱類障礙物和其它因素的影響，當射流的中心速度衰減至某一速度時必須由另一噴嘴來接力，從而形成連續的氣流卷吸和導引作用，使整個作用空間產生持續流動的速度場。圖2為噴流射程與速度分布示意圖。

2.2　誘導通風系統的構成

誘導通風系統包括補風風機、多臺誘導風機和排風風機，其中誘導風機由可任意調節方向的噴嘴、前向多翼低噪音離心風機、超薄箱體三部分組成。系統的流程是由補風風機將室外新風通過通風管道送到地下車庫，誘導風機將新風與室內空氣進行稀釋、混合，并沿預定的方向流向排風口，由排風管道、排風機排到車庫外面。布置如圖3所示：

2.3　誘導通風系統的特點

2.3.1　減少工程投資，節省安裝空間

一般誘導風機箱體高度為250mm，可在梁間布置，直接吊掛于樓板下，有效降低建筑設計層高可在400mm以上，減少地下開挖土方量和混凝土澆筑量，減少工程投資：同時減少了風管與其他管線的交叉問題。

2.3.2　安裝靈活，施工簡單，施工周期短誘導風機無需接管，重量輕，體積小：安裝形式多種多樣，梁下板下吊掛、側梁側掛、壁掛等均可：電源為單相220V，電氣專業配線簡單。

2.3.3　節省運行費用，管理方便由于無通風管道。補、排風風機所需風壓降低，電機功率隨之下降，有效解決運行費用高的問題，避免采用傳統車庫通風形式，業主或物業分時運行，或不運行使車庫空氣質量差的矛盾：誘導風機采用高效低噪聲風機、消聲箱和具有空氣動力學特性曲線的高速噴嘴，噪音降低。

2.3.4　通風效果好在地下汽車庫的設計中主要考慮到一氧化碳比重(標況1.25kg／m3與空氣(標況1.293kg／m3)相差很小，加上引擎發熱(尾氣溫度達100℃～150℃)，氣流易停滯在上部，而汽車發動機主要在下部排氣，且油蒸汽比空氣重，所以排風管道一般按車庫內上、下兩部分別設置，上排1/3～1/2，下排1/2―2/3，且多個風口均勻分布。一旦氣流組織形式考慮不周，就會產生尾氣排放不佳的現象。誘導通風系統能空氣有效地混合，使車庫上、下部的空氣形成紊流氣流，不易產生死角；噴嘴可以根據不同建筑和不同位置，已達到合理的氣流形式而隨時調整方向。

2.4　誘導通風系統布置原則

2.4.1　合理設置主干線根據工程實際形狀及進、排風口的部位，要因地制宜，設置出穩定的活塞式空間，先設置空氣流動主干線，再設置輔助噴嘴對空氣進行擾動，避免污染的空氣流動時產生死角、在近地面處積聚。綜合考慮車位的布置和車尾(污染物排放處)的方向來布置誘導風機，盡可能使清潔空氣主流位于主車道上，及時稀釋汽車入庫過程中尾氣排放的有害物。

2.4.2　防止氣流短路一般要求地下車庫的補風豎井與排風豎井盡可能遠離，但很多情況下由于建筑專業和地面上的建筑物分布等原因，很難做到，致使補風、排風口相距很近，這時可以合理的布置誘導風機，使補風不要直接就有排風口排除，利用噴嘴可以形成比較合理氣流流場，使新鮮空氣在車庫內完成稀釋后在排除室外，以防止氣流短路。

2.4.3　確定的噴射角度在布置噴嘴時應考慮不同層高而采用不同安裝傾角(與水平面夾角)，如層高h

2.4.4　誘導風機的間距設置“以允許的射流最小邊界速度來確定作用寬度，以允許的最小核心速度來確定射流接力長度”來確定布置間距，這兩個控制參數即可確定單個射流的作用面積。主要考慮射流長度和末端風速及末端氣流的覆蓋面積等參數。

3　工程實例

3.1　工程概況

天津某住宅小區地下車庫工程共一層，建筑面積約38000m2，建筑層高3.0m。共設10個防火分區，每個防火分區均小于4000m2。以下僅就防火分區2進行分析說明，其它防火分區原理相同。

3.2　系統設計

為節省土建成本建筑高度梁下為3.0m，若采用傳統通風系統肯定會使室內凈空高度低于2.2m，根本無法滿足《汽車庫建筑設計規范》的最小凈高要求，而且滿布管道會使整個車庫顯得擁擠壓抑，因此通風設計時采用誘導式通風系統。

該防火分區面積約為3510.86m2，根據《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》的規定，將此防火分區分為 2個防煙分區，防煙分區面積分別1637m2和1630m2。

每個防火分區內設一個排風機房，一個送風機房：同時排風機兼排煙，送風機兼排煙補風用。排風及補風均通過土建豎井及防雨百葉進行排風和補風。平時排風時低速運行，排煙時高速運行。

平時送、排風機開啟(或送風機分時段開啟)，送風通過誘導風機高速噴出的氣流帶動周圍空氣，使大量清潔空氣與車庫內污染空氣混合稀釋后，沿預設方向向排風口流動，經排風機排至工程外。當車庫內發生火災時，通過煙感探測器或消防控制中心，誘導風機關閉，同時排煙主管的70℃防火閥關閉切斷平時排風的系統，排煙風機高速運行，常閉排煙防火閥打開，多頁排煙口打開開始機械排煙。當煙氣達到280℃時，補風機和排煙風機的280℃防火閥關閉，補風機和排煙風機停止運行。

參考某廠家誘導風機樣本資料，一般軸心風速控制在0.8-1m/s左右接力效果較好。誘導通風系統布置要按補風、排風風機的位置、車位方向等來組織氣流流動方向；障礙物與誘導風機回風口距離不能小于600mm，出噴嘴前方不應有障礙物。

結合本工程實際，設計時按西南角進風，東面排風的通風方式，參考某廠家樣本，前后兩個噴嘴距離按11m，間距保持在9.5m以內，噴嘴出風口向下安裝傾角15。的原則布置，參見圖1。

3.3　風量計算

地下汽車庫的通風量按稀釋廢氣量計算，該車庫為住宅小區的停車庫，根據《全國民用建筑工程設計技術措施一暖通空調-動力》(2009版)的規定設計采用6次／h排煙量和4次／h通風換氣量，詳見表1，

3.4　設備選型

誘導風機選用YDF―I一12型送風誘導器，配220V三速電機，每臺帶φ80mm×3支噴嘴，噴口風速14-24m／s，誘導風量1150-1350m3／h，并可選配時間編程控制或一氧化碳感測控制器。各風機根據具體情況進行計算，規格詳見表2：

4　結論

(1)為減少后建筑層高，減少車庫通風管道安裝，采用誘導通風系統，是一種經濟可行的通風方式。《全國民用建筑工程設計技術措施一暖通空調?動力》(2009版)中-也推薦使用誘導通風方式。

(2)采用誘導通風方式不僅能減少初投資，也可以根據車庫的車輛多少，適時調節運行臺數，降低運行費用。

(3)誘導風機的擾動作用，形成了有組織的氣流流動，使沉積于車庫下部的有害氣體隨氣流向排風口流動，解決了下部排風口設置困難的問題。

(4)由于誘導系統的排煙風管只在排風機房附近主風管處有平時排風管，故其它地方排煙管內風速可加大至12～20m／s，每個排煙口的覆蓋距離可達30米，最終使排煙管的尺寸和布管密度與常規做法相比大幅減少，可相應的把排煙管布置在四周沿墻或其它不占用通行的位置。

參考文獻

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[4]中華人民共和國公安部高層民用建筑設計防火規范(GB50045-95)[s]北京：中國計劃出版社，2005

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關鍵詞：特朗貝墻體熱性能研究評價

1.引言

特朗貝墻系統的發展已有幾十年的歷史，其結構形式和材料都有了一定程度的改進。針對特朗貝墻系統熱性能的理論和實驗研究也有了很大進展，建立了比較成熟的數學模型。特朗貝墻的傳熱研究涉及到優化被動式太陽能建筑設計等多個重要方面，人們在特朗貝墻的熱特性研究領域作了大量的工作。隨著被動式太陽能建筑的普及和特朗貝墻研究方法及運算工具的改進，特朗貝墻系統優化和熱性能的研究取得了很大進展。

2. 特朗貝墻發展歷程

2.1 特朗貝墻的構造原理

特朗貝墻通常是由0.2~0.4米厚的混凝土墻表面涂黑或加吸熱板，外面覆蓋單層或雙層玻璃，玻璃與重質墻的距離是0.02~0.15米，形成一個小的空氣間隙，重質墻和玻璃蓋板上下分別開有通風口。重質墻外面涂有高吸收率和低反射率的選擇性涂層，既可以吸收太陽光譜中所有的可見光，又可以減少墻體向玻璃的紅外輻射，增強墻體的熱工性能。冬季，太陽輻射熱透過玻璃被黑色表面吸收并貯存在墻內，通過空氣在間層內的循環和墻體的導熱作用傳入室內（如圖1a）。夏季，白天使用淺色反光卷簾避免黑色墻體表面吸收過多的太陽輻射，防止室內過熱。夜晚將外通風口打開，利用室外空氣冷卻墻體，并將多余的冷量蓄積在重質墻內，起到被動式降溫的作用（如圖1b）。研究表明，0.4米厚的墻體將熱量傳入室內大約需要延遲8到10小時，使得室內大大減少了對常規采暖和降溫的需要。

(a) 冬季采暖 (a) 夏季降溫

圖1特朗貝墻工作原理

2.2 特朗貝墻的發展

世界上最早的特朗貝墻是1960年由Trombe和Mechel在法國的C.N.R.S.實驗室建成。它在悶曬墻(Mass Wall)的基礎上增加了兩個通風口，改善了由于重質墻的熱容量大導致向陽吸熱面的溫升緩慢及向室內的供熱有限的問題，大大提高了特朗貝墻的熱效率。但是，當環境溫度較低時，重質墻向環境的熱損失很大。所以J.K.Nayak等印度學者在1982年對使用夜間可移動外保溫板的特朗貝墻系統進行了理論分析，得出使用夜間外保溫可以向室內多提供10%的熱量。爾后，為進一步提高特朗貝墻的熱性能，R.Ben.Yedder等加拿大學者分別在1989年和1987年對使用與寒冷地區的，增加吸熱保溫層的特朗貝墻結構的傳熱過程及設計尺寸進行了探討。W.Smolec等印度學者等在1990年對特朗貝墻系統進行冬季換熱模型研究時，提出了在間層內使用保溫卷簾的方案，這種形式比J.K.Nayak可移動保溫板系統在工程實際中更具有可行性。隨著特朗貝墻系統的熱性能研究的深入又發現，運行較長時間后, 重質墻和玻璃蓋板上會因空氣流動而積塵, 影響對太陽輻射的吸收和透過性能，所以又出現了在間層內增加吸熱板的結構，1996年法國學者F.Mootz等對使用輕質墻體的特朗貝墻系統傳熱過程進行了數值模擬，討論不同空氣間層尺寸和吸熱板擺放位置對其熱性能的影響。伴隨著人們對室內熱舒適性的要求，特朗貝墻夏季過熱的問題也越來越受到關注，1998年泰國人J.Hirunlabh等對一種類似特朗貝墻結構的夏季降溫系統的設計進行了實驗討論。Guohui Gan等討論了增設外通風口的 特朗貝墻系統的設計尺寸與夏季降溫能力之間的關系，并用實驗數據進行了驗證。綜合前人的研究成果，陳濱等中國學者2003年在中國大連建造了實體大的具有外通風口和內置遮陽卷簾的特朗貝墻實驗房，對其冬季熱性能和夏季降溫效果進行了理論和實驗研究。

3.特朗貝墻熱性能研究

特朗貝墻作為一種發展比較成熟的被動式太陽能部件，已經廣泛應用于被動式太陽能建筑中。特朗貝墻熱性能研究已有幾十年的歷史，通過實驗研究、理論研究以及理論和實驗相結合的方法，在間層內空氣對流換熱、特朗貝墻系統熱性能評價等多方面都形成了比較嚴密的研究體系。

3.1 研究手段

3.1.1 實驗研究

實驗研究主要是針對已建成的系統或縮小比例的實驗模型進行分析其熱工性能。用實驗方法確定墻體熱特性,就是在一定的實驗條件下,通過測量特朗貝墻的墻體溫度等參數,根據實驗數據計算墻體的熱特性參數的方法。

3.1.2理論研究

理論研究方法是通過對特定的特朗貝墻結構及材料進行某些假設和簡化,使之成為易于處理的物理模型,然后將傳熱的基本方程應用到該物理模型上, 進而抽象為數學模型，求解方程可以得到反應特朗貝墻熱特性的某些參數,再將這些參數應用到實際負荷計算及傳熱分析中。這些數學模型通常以室內外溫度等作為輸入量，根據傳熱學和流體力學理論，對特朗貝墻的溫度場分布等通過解析計算或數值計算的方法進行求解。

3.2 研究內容

3.2.1對流換熱

對流換熱研究主要是根據連續性方程、能量方程、動量方程及合理的邊界條件，通過解析或數值計算的方法，分析空氣間層內空氣的流態、循環方向，求解特朗貝墻空氣間層速度場分布、溫度場分布以及空氣流率，進而計算特朗貝墻的對流換熱量。

3.2.2 導熱換熱

對于墻體導熱方面的研究主要根據導熱方程，利用解析計算或數值計算的方法，對墻體的導熱過程進行研究。主要分為穩態分析法和動態分析法。

墻體的穩態分析法常采用的是集總參數法，該法是把墻體人為的劃分成許多離散的網絡，仿照電路電阻-電容（RC）分析方法來研究墻體的傳遞函數。這種方法直觀易懂，但使用時為了不造成解的震蕩，需要把網絡分得很細，而且對不同的外界條件，墻體內的溫度分布及墻體的傳遞函數必須重新計算。

在對墻體動態的熱過程進行分析時，常用諧波分析法和反應系數法。諧波法用來解邊界條件成周期變化時的導熱微分方程。熱反應系數法是1967年由加拿大的學者Mitalas G.P.和Stephenson D.G.等人提出的，這種方法是在已知墻體各層材料熱物性參數的情況下，對傳熱方程進行拉普拉斯變換，通過求解其特征方程的根，計算其熱反應系數。

3.2.3 輻射換熱

輻射換熱分析是根據光學原理結合太陽輻射周期性的變化規律，分析使用不同材料的透明覆蓋及墻體吸收表面對墻體吸熱量的影響。研究的目的是為了特朗貝墻系統可以在冬季盡可能減少熱損失的情況下，最大限度的接收太陽輻射熱。

3.2.4系統熱性能評價

系統熱性能評價是根據能量方程、熱平衡方程等計算特朗貝墻系統的溫度場等熱特性參數，將三種傳熱基本方式的的耦合起來評價特朗貝墻系統的熱性能。以此為特朗貝墻系統選型設計提供依據。

3.3 被動式太陽房熱工設計軟件的發展

1976 年，J . D. Balcomb 編出集熱墻式被動暖房的模擬程序PASOLE ，當年冬天，建立了并排的試驗小室，并投入運行，利用試驗結果對PASOLE 進行了驗證。1977 年春，Balcomb 等人利用驗證的程序模擬分析了不同氣象條件對熱工性能的影響。根據模擬分析、小室試驗和居室測試結果以及由此發展的一些簡化計算、設計方法，于1980 年出版了被動式太陽能設計手冊。

4 特朗貝墻熱特性分析研究的應用

雖然特朗貝墻研究領域，人們已經能夠對墻體的非穩態傳熱問題進行比較全面的描述和求解。但非穩態傳熱研究通常采用數值模擬方法，計算出來的結果大都缺少實驗數據的驗證，模型的準確性缺乏可靠性。所以在實際的建筑工程應用中，模擬和預測特朗貝墻內的空氣流動和傳熱時的主要理論仍然是穩態條件下的傳熱計算。這一方法較為簡便且易于掌握，但是該法的數學模型建立在一系列假設的基礎上，求解條件一般設定為穩態邊界條件，沒考慮上述邊界條件變化時的溫度和氣流分布狀況，也沒有考慮圍護結構熱惰性因素的影響，所以并不能全面反映特朗貝墻的傳熱過程。

5.結論與展望

雖然經過幾十年的研究，特朗貝墻熱性能的理論和實驗研究有了很大進展，建立了比較成熟的數學模型。但是由于其實際傳熱過程復雜，問題的干擾因素過多且不同結構尺寸等原因，使已建立的模型相對于實際情況假設過多而不能十分準確地描述真實的傳熱情況。目前特朗貝墻的研究主要還存在以下三方面問題：

1）在計算間層內空氣對流換熱量時對流換熱系數的確定。目前使用的對流換熱系數的公式多依據大平板對流換熱理論，忽略了摩擦力的影響。

2）簡化的計算模型通常假設墻體壁面和玻璃內壁面的溫度均一，這使得計算結果與實際情況誤差較大。

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關鍵詞：

1、項目的提出

隨著電力工業的迅速發展，電網對電廠運行的潔凈、安全、經濟性提出了更高的要求。由于鍋爐的系統結構復雜，運行工況，環境的惡劣，鍋爐一直是電廠運行中問題最集中，事故率最高，對機組可用率影響最大的一個設備。其中，鍋爐燃燒工況的好壞在很大程度上，決定著鍋爐設備和整個發電廠運行的經濟性和安全性。煤粉燃燒工況復雜的特性，決定了燃燒過程以及與之有關的其它他過程是難以控制和測量的，如果只憑表面現象和直觀經驗已經很難對運行工況作出準確的判斷和合理的調整。因此，就需要對影響燃燒工況的主要參數，能夠實現準確地測量，從而能夠達到有目的、有計劃的控制、調整燃燒，實現鍋爐最佳的運行方式。

燃燒調整的目的是尋找和建立最佳的燃燒方式，建立起爐內良好的空氣動力工況。其中，關鍵的調整項目是使四角配風均勻臺理。這對于攜帶煤粉的一次風有著較為嚴格的要求，對動能、剛性比一次風大得多的二次風有著更高的要求。一般對于一次風噴口風速同層四角偏差要求

2、現狀和問題

目前，實際運行中，可爐檢測一、二次風，進行燃燒調整的手段主要有3種，現分析如下：（1）依據安裝于每個燃燒器一、二次風支管及風箱上的靜壓測點指示，調平各層風速。其測量原理是利用流體力學的伯努力方程，即假設在全壓相等的前提下，動壓等于全壓減靜壓，通過測量靜壓來對比動壓。（2）通過對各風門進行冷、熱態的風門特性試驗，依據風門開度的大小來實現一、二次風的調整。（3）近幾年，一些科研院所做過一些工作，如在一、二次風支管中安裝全壓測速管：把二次風小風門作為阻力件，通過測量風門錢后的管道靜壓差，或直接在風道安裝靠背管和笛型管等項技術，來試圖解決一、二次風風速的測量。

由于現場所能提供的測量條件和上述一次測量元件自身測量條件要求的限制，在工業現場的實際應用中難以勝任燃燒器噴口風速準確測量的工作。

3、改造方案

鍋爐燃燒系統中二次風依次從四角二次風大風箱進行分組，分別分配給各層二次風水平支管，然后進入爐內。在這種結構中能實現對每個二次風噴口風速測量的場所，只能在水平直管段。但水平管段一般為變徑管和組合彎頭，可供正常安裝風速測量裝置的位置幾乎沒有，即使對支管結構進行改造，其直管段的長度也是非常有限的，是很難滿足目前現有的各種動壓測量裝置的測量條件的。通過對上述存在問題的仔細分析、研究。實現鍋爐的一、二次風速的準確測量，必須同時滿足如下3個必要的條件：（1）對于任何測量裝置或儀器來說，要保證測量的準確、穩定，即有誤差限作保證，都需要一個基本的測量條件。對于動壓測量裝置也是如此，即需要一定的整流直管段。因此，需要根據鍋爐風箱和風道的結構進行必要的技術改造，為一次測量元件的安裝和測試提供一定的測量條件。（2）設計、開發出能夠實現測量矩形、圓形截面管道，潔凈或低含塵氣流平均風速測量，適合于一、二次風噴口風速測量的較為理想的一次動壓測量元件，具有測量條件要求低，輸出信號穩定、準確，小管徑，高流速，局部阻力小的特點。（3）在此基礎上，利用微差壓傳感器、先進的數據采集系統和計算機處理技術，對動壓信號進行必要地 修正，以數字量和模擬量的方式在計算機屏幕上顯示出來，指導運行。

4、設備改造和調試

4.1一次元件的設計

在常規測速裝置中，翼形風速測速裝置由于它是喉部取壓，測量信號穩定，精度和靈敏度較高；本身可以對流場進行整形，要求的前后直管段短；整個形狀為流線型，不可恢復的動壓損失小；輸出的差壓信號能放大3-5倍，足以滿足傳感器對微差壓信號的要求，基本上能夠滿足一、二次風風速測量的條件，同時也滿足鍋爐送風系統的設計、風道結構布置的要求。但是，傳統意義上的機翼測量裝置是由單板成型的，適用于低流速大管徑、矩形截面、純凈空氣流速測量領域的裝置。因此，如果選定機翼型測速裝置為該監測系統的一次測量元件，就需要對它的結構、制造工藝，計算方法進行相應的改進，適合于矩形、圓形、小管徑、高流速、全截面（多點、網格法）平均風速、低含塵氣流動壓準確測量的需要。經改造設計和外委加工、安裝、建立模化試驗臺、確定試驗方法、計算方法和試驗內容，開發出翼型風速測量裝置，在阻力系統較小（0.3-0.5）的情況下，機翼前后各有1D和0.5D的直管段，就能保證風速測量誤差

根據對現場的防塵、防電磁和高溫的要求，開發出微差壓傳感器，作為該系統傳感器部件。每個傳感組由8路信號組成。傳感器的核心元件是選用進口的擴散硅電阻橋硅膜片，具有良好的穩定性。信號經放調理轉換成4-20m標準信號輸出，系統精度

4.2現場改造

改造方案：根據鍋爐一、二次風風箱、風道的具體結構和相關的技術參數，設計機機翼型測速裝置，并提出具體的改造方案。利用機組大修的機會對相關設備進行技術改造工作，加裝機翼型測速裝置。安裝熱工檢測部分，結合現場的具體情況，進行系統軟、硬件的整體調試工作、消除系統中存在的缺陷。

4.3試驗與調試

冷態試驗：由于機翼型測速裝置是一種非標準的測速標準，因此，必須對其進行流量系數的標定工作。此項工作可以通過試驗風洞或在現場通過冷態試驗完成，另外，對燃燒設備的狀況進行必要的檢查。

熱態試驗：在鍋爐啟動以后，還需要對鍋爐進行熱態的燃燒調整試驗，目的是通過該項試驗確定，在一定的煤質范圍內，鍋爐在不同負荷、不同工況和磨組合方式下最佳的燃燒運行方式。其中，最主要的是鍋爐一、二次風的調整、匹配方式，并建立燃燒運行卡。