學(xué)術(shù)科研丨某高大空間精密機(jī)床加工車間環(huán)境模擬及實(shí)測(cè)
△ 論文截圖
引言
一般而言，對(duì)于高度大于5m，體積大于1萬m3的建筑空間被稱為高大空間建筑[1]。在空調(diào)制冷或供暖的情況下，此類高大空間的氣流組織與溫度場(chǎng)分布有其相應(yīng)的特點(diǎn)：1. 空間高度大。工業(yè)廠房的高度往往可以達(dá)到10~20m，較高空間高度易在沿高度方向形成豎直的溫度梯度；2. 空間表面積大。此類空間外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積較大，意味著室內(nèi)空間易受外界環(huán)境影響，對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能提出了較高的要求；3. 空間內(nèi)使用功能差異大。對(duì)于如廠房類的高大建筑，存在著使用功能差異較大的區(qū)域，因此對(duì)空調(diào)有不同的要求。基于以上原因，合理的氣流組織及溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)對(duì)于高大空間的空調(diào)設(shè)計(jì)具有重要的參考意義[2~5]。
1988年之后，國(guó)內(nèi)開始對(duì)CFD用于氣流組織模擬的應(yīng)用進(jìn)行了研究。1997年，徐志浩等人采用二維k-ε湍流模型、有限容積法離散控制方程以及采用SIMPLE算法對(duì)高大空間分層供熱進(jìn)行了數(shù)值模擬分析計(jì)算[6]；徐麗等人利用對(duì)某分層高大空間內(nèi)的三維速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了模擬，并將數(shù)值模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比[7]；董玉平等人對(duì)某國(guó)際展覽中心展廳擴(kuò)建工程分層空調(diào)方案進(jìn)行了數(shù)值模擬驗(yàn)證，并分析其熱舒適性[8]?，F(xiàn)有針對(duì)高大空間的氣流組織研究幾乎都集中在分層空調(diào)的應(yīng)用層面，而對(duì)于工業(yè)建筑的改造項(xiàng)目而言，分層空調(diào)的設(shè)立往往存在現(xiàn)實(shí)條件的限制。本文嘗試采用針對(duì)空間整體進(jìn)行空調(diào)送風(fēng)的方式解決現(xiàn)有工業(yè)建筑的空調(diào)改造工程。
本文以昆山某重機(jī)有限公司柔性車間廠房為例，采用CFD模擬預(yù)測(cè)其空間內(nèi)的氣流組織及溫度場(chǎng)分布，并與項(xiàng)目實(shí)施后的驗(yàn)收?qǐng)?bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
1 項(xiàng)目概況
廠房概況
該項(xiàng)目建設(shè)單位為某重機(jī)有限公司，項(xiàng)目對(duì)其柔性車間廠房增設(shè)空調(diào)系統(tǒng)。原廠房為１層車間，廠房尺寸為120.0ｍ（長(zhǎng)）×24.0ｍ（寬）×14.5ｍ（高），建筑面積約2880㎡。該建筑在原大型車間內(nèi)，北面為道路及綠化帶，如圖1所示。
△ 圖1 改造車間位置示意圖
建設(shè)要求
建設(shè)單位提出了改造車間內(nèi)機(jī)車的安裝使用環(huán)境要求，設(shè)計(jì)單位所設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)需滿足相應(yīng)的使用環(huán)境要求。車間內(nèi)環(huán)境要求為：１）車間7.5ｍ 高度以下，全年溫度控制在（２０±２）℃;2）溫度變化率≤±２℃／24ｈ，最大溫度波動(dòng)≤１．０ ℃／ｈ;3）車間高度的溫度梯度≤１℃／４ｍ。車間主要發(fā)熱源為：2種型號(hào)（3臺(tái)MCT1250及５ 臺(tái)HEC630）的精密機(jī)床，發(fā)熱源主軸功率分別為141ｋＷ 及168ｋＷ。
項(xiàng)目難點(diǎn)分析
經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)該車間空調(diào)設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)難點(diǎn)。
１）車間區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)較差，負(fù)荷需求巨大。車間區(qū)域?qū)痈咻^高，最高點(diǎn)距地14.5ｍ，圍護(hù)結(jié)構(gòu)均為彩鋼板，且有外窗。
?。玻┰O(shè)備布置條件有限。由于是在已建廠房?jī)?nèi)進(jìn)行空調(diào)增設(shè)，且空調(diào)負(fù)荷巨大，在布置空調(diào)冷熱源、空氣處理機(jī)組、輸配設(shè)備、水處理設(shè)備上，條件均受限。
?。常┍ＷC空調(diào)氣流組織均勻性難度大。在大跨距（24ｍ）的條件下，要實(shí)現(xiàn)4ｍ 以內(nèi)氣流均勻，對(duì)控制溫度場(chǎng)的豎直擾動(dòng)和水平偏移要求較高。
驗(yàn)收合格條件
在車間高度0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5ｍ 處布置測(cè)點(diǎn)，有設(shè)備處的測(cè)點(diǎn)位置需距離設(shè)備約1.2～1.5ｍ。每個(gè)測(cè)點(diǎn)均連續(xù)測(cè)試2ｈ，測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為20min。如1ｈ內(nèi)最大溫度波動(dòng)≤1.0℃，且上、下測(cè)點(diǎn)間的溫度梯度滿足≤１ ℃／4ｍ，所有測(cè)點(diǎn)溫度均在18～22 ℃范圍內(nèi)，則表示空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行有效，予以驗(yàn)收合格。
2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
室外設(shè)計(jì)參數(shù)
室外設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。
室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)建設(shè)單位對(duì)使用環(huán)境的要求確定，見“建設(shè)要求”節(jié)。
空調(diào)負(fù)荷
原廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱性能較差，室內(nèi)環(huán)境易受室外環(huán)境影響。本次改造建設(shè)單位按照設(shè)計(jì)建議對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。設(shè)計(jì)依據(jù)GB50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.1.7～8.1.12條，對(duì)室溫允許波動(dòng)范圍為±0.5℃以下的工藝性空氣調(diào)節(jié)區(qū)域的圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)作如下限定：頂棚傳熱系數(shù)K≤0.5 Ｗ/(㎡·Ｋ），熱惰性指標(biāo)D≥４；外墻K≤0.8Ｗ/(㎡·Ｋ）；內(nèi)墻、樓板K≤0.7Ｗ/(㎡·Ｋ）。同時(shí)要求空調(diào)區(qū)域不得有外門，內(nèi)門兩側(cè)溫差大于３℃時(shí)設(shè)門斗。采用上述參數(shù)對(duì)該廠房進(jìn)行逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，最終確定室內(nèi)冷負(fù)荷為709ｋＷ，熱負(fù)荷為231ｋＷ。
空調(diào)冷熱源
由于廠房?jī)?nèi)無冷熱源安裝條件，最后選定６臺(tái)單臺(tái)額定制冷量130kW、制熱量132kW的空氣源熱泵模塊機(jī)組（COP≥3.0）安裝于廠房外；冷水供／回水溫度為7℃／12℃；熱水進(jìn)／出水溫度為40℃／45℃。所有機(jī)組性能參數(shù)（能效比和部分負(fù)荷性能系數(shù)）均滿足GB51245—2017《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的要求?？照{(diào)水系統(tǒng)流程如圖２所示。
△ 圖2 空調(diào)水系統(tǒng)流程圖
空調(diào)系統(tǒng)
依據(jù)GB50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.4.9～8.4.10條規(guī)定，室溫允許波動(dòng)范圍為±0.5 ℃的工藝性空氣調(diào)節(jié)的送風(fēng)溫差為3～6℃，換氣次數(shù)應(yīng)達(dá)到8次/h。該項(xiàng)目車間空調(diào)采用全空氣系統(tǒng)，選定16臺(tái)總風(fēng)量為30.25萬m³／ｈ的空氣處理機(jī)組。根據(jù)建設(shè)方提供的人員密度，車間內(nèi)需供給8000m³／ｈ的新風(fēng)，在16臺(tái)空氣處理機(jī)組中選?。磁_(tái)設(shè)置新風(fēng)接口。由于車間內(nèi)空調(diào)箱安裝空間有限，將部分空調(diào)箱安裝在車間北側(cè)外墻綠化帶處，經(jīng)過處理后的空氣通過低速風(fēng)道送至各使用區(qū)域，設(shè)計(jì)工況下送風(fēng)溫差為5～6 ℃。受限于車間內(nèi)桁架高度，風(fēng)管若安裝在低位將影響桁車的移動(dòng)，因此在車間頂部設(shè)置送風(fēng)風(fēng)管，風(fēng)管安裝底標(biāo)高為13.1ｍ，吊頂與安裝高度齊平。在距地0.5ｍ 高度處設(shè)置回風(fēng)百葉。通過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)風(fēng)量。空調(diào)箱安裝示意圖見圖3。
△ 圖3 空調(diào)箱安裝示意圖
為了降低風(fēng)管對(duì)結(jié)構(gòu)或工藝桁架的承重要求，考慮到布袋風(fēng)管質(zhì)量通常僅為傳統(tǒng)鐵皮風(fēng)管的2％，且織物風(fēng)管通過整體管道壁纖維滲透冷風(fēng)，在管壁外形成冷氣層，使管壁內(nèi)外幾乎無溫差，徹底解決風(fēng)管凝露問題，不需要管道保溫。該項(xiàng)目采用布袋風(fēng)管替代傳統(tǒng)鐵皮風(fēng)管進(jìn)行送風(fēng)。常見的送風(fēng)口形式如圖４所示，布袋風(fēng)管的安裝大樣見圖５。
△ 圖4 布袋風(fēng)管送風(fēng)口形式示意圖
△ 圖5 布袋風(fēng)管安裝大樣圖
由于風(fēng)管的安裝高度受限，需在13ｍ 的高度處將經(jīng)過溫濕度處理的空氣送至工作區(qū)域。同時(shí)建設(shè)單位對(duì)車間工作區(qū)域內(nèi)的溫度波動(dòng)及豎直方向的溫度梯度提出明確要求，需要工作區(qū)域內(nèi)的流場(chǎng)及溫度場(chǎng)盡可能達(dá)到均勻。因此，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)擬采用直徑50、130ｍｍ 的噴嘴作為送風(fēng)風(fēng)口，噴嘴豎直向下以保證將經(jīng)空調(diào)箱處理后的空氣從13ｍ 標(biāo)高送至距地3ｍ 以內(nèi)的工作區(qū)域。同時(shí)，通過縮小風(fēng)管上噴嘴之間的間距來使工作區(qū)域內(nèi)的氣流與溫度分布盡可能均勻。最終選定直徑130ｍｍ 噴嘴、間距1000ｍｍ，直徑50ｍｍ 噴嘴、間距155ｍｍ。采用CFD模擬室內(nèi)環(huán)境從而驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的合理性。
3 基于CFD模擬的室內(nèi)氣流組織研究
假設(shè)條件
本文研究高大廠房?jī)?nèi)利用送風(fēng)射流對(duì)室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的合理性，室內(nèi)流體密度必會(huì)受送風(fēng)射流的影響，從而產(chǎn)生自然對(duì)流或混合對(duì)流，但室內(nèi)空氣總體密度變化仍很小，因此可采用Boussinesq假設(shè)來考慮浮升力的作用。具體做法為僅對(duì)動(dòng)量方程中浮升力中有關(guān)密度變化的影響采用Boussinesq假設(shè)來計(jì)算，忽略密度變化對(duì)壓力項(xiàng)、黏性力項(xiàng)等的影響，取流場(chǎng)內(nèi)的平均密度。此外將室內(nèi)空氣的其他物性參數(shù)看作常數(shù)。該項(xiàng)目車間無開窗，選取的計(jì)算域距離廠房最近的門57ｍ，距離較遠(yuǎn)，因此計(jì)算域內(nèi)忽略廠房開門對(duì)計(jì)算域內(nèi)的影響。為了簡(jiǎn)化模型，該研究基于如下假設(shè)：
１）流體為常溫、低速、不可壓流體；
?。玻┡c溫度差異相關(guān)的密度變化符合Boussinesq；
３）對(duì)流換熱形式為自然對(duì)流、受迫對(duì)流并存的混合對(duì)流，且流態(tài)為湍流[9]；
４）滿足氣體狀態(tài)方程；
５）內(nèi)墻、地面與外界無熱量交換，是絕熱的[10]。
控制方程
流體流動(dòng)應(yīng)該滿足能量守恒方程、質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程。
物理模型及邊界條件
物理模型需按照?qǐng)D紙（見圖６，陰影區(qū)域?yàn)闄C(jī)床位置）進(jìn)行相應(yīng)簡(jiǎn)化。車間總長(zhǎng)度為120ｍ，送風(fēng)噴嘴直徑為50、130ｍｍ，為了獲得風(fēng)口送風(fēng)參數(shù)，在采用CFD方法進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)網(wǎng)格劃分至ｍｍ量級(jí)。模擬大空間的室內(nèi)空氣流動(dòng)情況時(shí)，為反映室內(nèi)湍流大渦旋對(duì)流動(dòng)的影響，計(jì)算區(qū)域?yàn)閙量級(jí)。若采用三維全尺寸建模，必將導(dǎo)致計(jì)算區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)巨大?，F(xiàn)選取編號(hào)為AHU-３的空調(diào)箱所覆蓋區(qū)域進(jìn)行建模計(jì)算，由于送風(fēng)噴嘴標(biāo)高為13ｍ且與吊頂齊平，最終選取的計(jì)算域尺寸為11ｍ（長(zhǎng)）×24ｍ（寬）×13ｍ（高），將機(jī)床尺寸簡(jiǎn)化為7.0ｍ（長(zhǎng)）×11.5ｍ（寬）×1.5ｍ（高）。風(fēng)口數(shù)量、風(fēng)口面積、送風(fēng)量及安裝位置依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置，送風(fēng)噴口直徑為130ｍｍ，共計(jì)66個(gè)，回風(fēng)口尺寸為7000ｍｍ×１300ｍｍ，設(shè)于側(cè)墻底部0.5ｍ 高度處。AHU-３的設(shè)計(jì)參數(shù)為：１）制冷量125ｋＷ（全熱）；２）進(jìn)風(fēng)干球溫度20 ℃；３）出風(fēng)干球溫度16 ℃；４）送風(fēng)量37500m³／ｈ。
△ 圖6 平面設(shè)計(jì)圖紙
計(jì)算域及邊界條件如圖７所示。送風(fēng)噴嘴進(jìn)口為速度入口，速度為11.89ｍ/ｓ，速度入口溫度為16℃；回風(fēng)口為壓力邊界；廠房長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為120ｍ，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，由于計(jì)算域軸對(duì)稱，為減少計(jì)算時(shí)間，將x＝０截面設(shè)為對(duì)稱邊界；固體壁面取為無滑移邊界條件，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱流密度取10.34Ｗ／㎡，地面為絕熱邊界；將人員等散熱量簡(jiǎn)化至機(jī)床發(fā)熱量，機(jī)床發(fā)熱量為45.42ｋＷ（機(jī)床發(fā)熱量由設(shè)備專業(yè)廠商提供，約占機(jī)床功率的15％）；其余邊界設(shè)為對(duì)稱邊界（無通量）。
△ 圖7 計(jì)算域及邊界條件
網(wǎng)格劃分及計(jì)算方法
采用多面體網(wǎng)格形式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在模擬過程中對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行逐級(jí)加密計(jì)算，直到模擬結(jié)果滿足網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)要求。選定計(jì)算域內(nèi)的平均流速作為衡量尺度，網(wǎng)格數(shù)量劃分為50萬、200萬及500萬３個(gè)級(jí)別，平均流速分別為0.40、0.46、0.47ｍ/ｓ。確定計(jì)算網(wǎng)格最小尺寸為10ｍｍ，最大網(wǎng)格尺寸為100ｍｍ，計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量約為235萬。網(wǎng)格劃分如圖8、9所示。
Realizable K-ε 模型可以保持雷諾應(yīng)力與真實(shí)湍流一致，可以更加精確地模擬平面和圓形射流的擴(kuò)散速度，同時(shí)在旋流計(jì)算、帶方向壓力梯度的邊界層計(jì)算和分離流計(jì)算等問題中，計(jì)
算結(jié)果更符合真實(shí)情況，計(jì)算分離流和帶二次流的復(fù)雜流動(dòng)也表現(xiàn)出色。故采用Realizable K-ε 模型用于預(yù)測(cè)高大空間流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。采用SIMPLE算法、二階迎風(fēng)離散格式進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算。
△ 圖8 計(jì)算域網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖
△ 圖9 送風(fēng)噴嘴網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖
下送噴嘴的射流速度校核
分析下送風(fēng)噴口射流角度90°、射流速度11.89ｍ/ｓ工況下的流場(chǎng)，圖10給出了該工況下x＝0ｍ 及z＝12.15㎡個(gè)截面上的速度及流線分布。結(jié)果表明，1.50ｍ 高度處的平均速度為0.29ｍ/ｓ，回風(fēng)口風(fēng)速為1.31 ｍ/ｓ。依據(jù)GB50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于回風(fēng)風(fēng)速的規(guī)定，房間下部且靠近人員經(jīng)常停留的地點(diǎn)回風(fēng)口吸風(fēng)速度宜小于1.5ｍ/ｓ。本模型的回風(fēng)速度滿足規(guī)范要求，且送風(fēng)風(fēng)速與工作區(qū)的平均風(fēng)速也不大于0.3ｍ/ｓ（夏季工況）。能夠保證工作區(qū)附近經(jīng)常停留人員的舒適感，避免因風(fēng)速過大揚(yáng)起灰塵及增加噪聲，保障了溫度場(chǎng)均勻性。經(jīng)校核，該模型送風(fēng)工況可滿足相關(guān)規(guī)范的要求。
a x=0m處速度云圖
h x=0m處流線圖
c z=12.15m處速度云圖
d z=12.15m處流線圖
△ 圖10 夏季工況下的速度分布
夏季工況下廠房?jī)?nèi)的溫度場(chǎng)評(píng)價(jià)
圖11顯示了x＝０ｍ 及z＝12.15㎡個(gè)截面的溫度分布。由圖11可知，在0.5～7.5ｍ 高度上，最高平均溫度為21.58℃，最低平均溫度為20.24℃，平均溫度在豎直方向上的變化率為0.19℃／ｍ，能夠滿足驗(yàn)收條件中溫度梯度≤1 ℃／4ｍ的要求。對(duì)計(jì)算結(jié)果中各邊界的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：回風(fēng)口平均溫度20.03℃，空調(diào)箱制冷量51.13ｋＷ；機(jī)床發(fā)熱量45.55ｋＷ，與負(fù)荷計(jì)算結(jié)果相差0.29％。機(jī)床的表面換熱系數(shù)為5.78 Ｗ／（㎡·℃）。廠房?jī)?nèi)平均溫度20.61℃，最高溫度出現(xiàn)在機(jī)床表面，為33.03℃。距機(jī)床1.2ｍ 處布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿豎直方向每1 ｍ 布置1個(gè)，監(jiān)測(cè)高度范圍為0.5～7.5ｍ。監(jiān)測(cè)結(jié)果中最高溫度為21.33 ℃，最低溫度為20.12℃，滿足驗(yàn)收條件中安裝溫度（20±2）℃的要求。由圖10ａ可以看出，機(jī)床尾部存在較大的湍流渦旋，該處整體流速較低，可視為廠房?jī)?nèi)的氣流死區(qū)。３ｍ 高度截面溫度云圖見圖12。由圖12可知，該氣流死區(qū)造成機(jī)床尾部及臨近的圍護(hù)結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)了局部高溫區(qū)（圖中方形深色區(qū)域?yàn)闄C(jī)床位置），而機(jī)床靠近回風(fēng)口處的區(qū)域溫度要比高溫區(qū)低１～２℃。由于機(jī)床尾部至圍護(hù)結(jié)構(gòu)處為生產(chǎn)部件暫存區(qū)域，對(duì)機(jī)床的使用及工作人員的影響較小。
a x=0m處溫度云圖
b z=12.15m處溫度云圖
△ 圖11 夏季工況下的溫度分布
△ 圖12 ３ｍ高度截面溫度云圖
4 夏季工況測(cè)試與分析
CFD模擬結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)工況下該廠房的室內(nèi)環(huán)境能夠滿足建設(shè)單位要求。項(xiàng)目實(shí)施后于2019年8月17日13:00—15:00對(duì)夏季工況進(jìn)行測(cè)試，基于此次測(cè)試結(jié)果對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收。測(cè)試當(dāng)天打開全部機(jī)床及空調(diào)機(jī)組，測(cè)點(diǎn)的布置標(biāo)準(zhǔn)詳見1.4節(jié)。本文僅討論編號(hào)AHU-３空調(diào)箱所覆蓋的范圍，測(cè)點(diǎn)布置如圖13所示。對(duì)于豎向溫度場(chǎng)的測(cè)試，將測(cè)溫儀綁于移動(dòng)式升降臺(tái)上，將升降臺(tái)移至測(cè)點(diǎn)后，通過升降臺(tái)升降測(cè)量不同高度的溫度數(shù)據(jù)。一處測(cè)點(diǎn)的不同高度溫度測(cè)
試完成后，將升降臺(tái)移至下一測(cè)點(diǎn)，重復(fù)上述操作。間隔20min，再回到第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，重復(fù)以上操作。為了減少人體、設(shè)備對(duì)溫度的影響，測(cè)試過程保持測(cè)試人員與測(cè)點(diǎn)之間有2ｍ 以上的距離。該項(xiàng)目采用的測(cè)溫儀型號(hào)為Testo110，測(cè)試范圍為－20～80℃，測(cè)試精度為±0.2℃。
測(cè)試結(jié)果表明：距地7.5ｍ 高度內(nèi)的最高溫度為21.80 ℃，最低溫度為19.50 ℃，滿足室內(nèi)溫度（20±2）℃的設(shè)計(jì)要求。同一高度測(cè)點(diǎn)溫差在1.9℃以內(nèi)，不同高度測(cè)點(diǎn)溫差在1.7 ℃以內(nèi)，各測(cè)點(diǎn)沿豎直方向溫度梯度最大為0.24℃／ｍ，符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表２。由表２可知，同一測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)最大相差0.6℃，相對(duì)誤差為2.8％。7.5ｍ 高度以內(nèi)的溫度場(chǎng)平均溫度模擬數(shù)據(jù)為20.61 ℃，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為20.94 ℃。結(jié)果表明CFD能夠很好地預(yù)測(cè)高大空間的溫度分布。模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均能滿足建設(shè)單位所提出的驗(yàn)收合格要求。后期多次回訪，空調(diào)系統(tǒng)使用效果良好，室內(nèi)溫度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
△ 圖13 測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：ｍｍ）
結(jié)論
１）本文中采用的下送噴嘴在高大空間內(nèi)可以有效將空調(diào)風(fēng)送至工作區(qū)域。配合適宜回風(fēng)口尺寸，可保障工作區(qū)環(huán)境均勻度。
?。玻﹪娮煜滤?、底部百葉回風(fēng)的形式有效降低了機(jī)床工作環(huán)境的溫度，模擬結(jié)果中機(jī)床安裝環(huán)境可達(dá)到建設(shè)方提出（20±2）℃且豎直方向溫度梯度小于1 ℃/4ｍ 的要求，避免因溫度波動(dòng)而影響精密機(jī)床的加工精度。
３）根據(jù)模擬結(jié)果分析可知，本次設(shè)計(jì)在機(jī)床尾部存在一定的氣流死區(qū)，該區(qū)域溫度相對(duì)其他區(qū)域偏高，但該區(qū)域?yàn)樯a(chǎn)部件暫存區(qū)域，對(duì)生產(chǎn)工藝影響較小，可考慮在該部分增設(shè)空調(diào)回風(fēng)，以減少氣流死區(qū)的范圍。
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