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UDF 编程对冷却塔的表面数值模拟

通过采用 UDF 编程,提出了冷却塔内表面平均风压的数值模拟方法,获得了单个冷却塔不同工况下的内压系数,且与以往文献值和国外规范吻合良好,证明了方法的准确性。空塔、十字挡板以及雨区和填料区阻力五种工况中,空塔的内压系数相对其它四种工况绝对值最大,内压系数平均值为-0.51,因此建议采用此工况下的数值为单塔内压计算值。塔内流场越往高处流动形态越均匀,整个形态使得塔内各高度处的压力系数变化不大。45°十字挡板时塔内流场相对复杂,挡板将上游四分之一区域的流速向上加速,但是经过雨区和填料区以后相比无附加阻力的速度大幅减小。其它三个区域入口流速相对较低,由于塔内上下游压差的原因,在背风区附近形成螺旋状的旋涡往上运动,到达喉部位置以后趋向均匀。塔内的速度分布大小差异不大,所以塔内内压系数分布沿高度方向分布均匀。十字挡板起到一定程度的整流作用,但其引起气流对壁面的冲击作用导致塔内局部位置内压系数相对较大;雨区和填料对流场具有较强的整流作用,使得塔内流场趋于均匀,此时的十字挡板与来流风的角度对塔内的流场影响不敏感。各工况下的内压曲线表明:不同工况下的内表面风压系数曲线差别较大,并且沿高度方向分布不均;而设计规范中没有考虑内压,建议考虑冷却塔内外风压的共同作用以及内压沿高度分布不均的影响。从机理上对塔内流场特征进行了分析,并讨论了内部流场特性与压力系数之间的关系:穿堂风以及巨大旋涡回路是引起空塔内表面压力系数较大的主要原因,而十字挡板、雨区和填料区的整流作用使得内压平均风压系数绝对值减小。
 

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