Моделирование конвективного тепло- и массообмена в системах вентиляции и кондиционирования помещений и охлаждения электронного оборудования на основе уравнений Рейнольдса

• Автор: Беляев, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил

Оглавление
Условные обозначения
Введение
1 Математическая модель
1.1 Модель гидродинамики и
тепло-массопереноса в газовом потоке
1.1.1 Уравнения Рейнольдса для неизотермической бинарной газовой смеси в гипфр.уковом приближении
1.1.2 Модели турбулентности
1.2 Модель радиационного теплообмена
1.3 Модели объектов
1.3.1 Модели объемных объектов
1.3.2 Модели плоских объектов
1.4 Граничные условия
2 Численный алгоритм
2.1 Основные этапы вычислительного алгоритма и полудискретная
форма исходных уравнений
2.2 Пространственная аппроксимация исходных уравнений
2.2.1 Конечно-разностная МАС-сетка
2.2.2 Аппроксимация уравнения Пуассона для поправки давления
2.2.3 Аппроксимация уравнения для турбулентных характеристик
2.3 Метод расчета радиационного теплообмена
3 Тестирование численного алгоритма и оценка адекватности используемых математических моделей
3.1 Тестирование алгоритма расчета

3.1.1 Расчет установившегося ламинарного течения несжимаемой жидкости в канале прямоугольного сечения
3.1.2 Расчет свободной конвекции в квадратной полости
3.1.3 Расчет автоколебательных режимов естественной конвекции в прямоугольной полости
3.1.4 Расчет турбулентного пограничного слоя на плоской пластине
3.1.5 Расчет турбулентного течения в канале с обратным уступом
3.2 Оценка адекватности используемых приближенных моделей
3.2.1 Модель гидродинамики и теплообмена в пористых телах
3.2.2 Модель пластины
3.2.3 Модели «входных» и «выходных» границ области
3.2.4 Приближенная модель радиационного теплообмена
3.2.5 Модель сопряженного теплообмена
4 Расчет процессов охлаждения электронного оборудования
4.1 Расчет естественно-конвективного охлаждения одиночной микросхемы
4.2 Расчет охлаждения процессорного блока «типичного» персонального компьютера
4.2.1 Влияние на результаты расчетов размеров сетки и модели
турбулентности
4.2.2 Влияние на результаты расчетов модели радиационного
теплообмена
4.3 Расчет смешанной конвекции и теплообмена в переносном компьютере
4.4 Определение эмпирических констант моделей пористых объектов
5 Численное исследование процессов вентиляции и кондиционирования
5.1 Некоторые общие особенности структуры вентиляционных потоков
5.2 Влияние конструкции воздушного терминала на характер течения и эффективность работы систем кондиционирования и вентиляции
5.2.1 Простой диффузор и диффузор со струегасителем

5.2.2 Воздушные терминалы со «встречными струями»
5.3 Особенности вентиляционных течений при значительном различии плотностей газа-загрязнителя и воздуха
5.3.1 Стационарные режимы вентиляции
5.3.2 Нестационарные режимы вентиляции
Заключение
Литература

электронных приборов эти границы могут включать поверхности различных типов, в частности, твердые непроницаемые поверхности (стены помещения, кожух прибора); проницаемые поверхности (открытые форточки, окна, двери, вентиляционные отверстия); пористые проницаемые поверхности (отверстия, закрытые фильтрующими сетками или решетками); устройства для подачи воздуха. Рассмотрим постановку граничных условий для каждого из этих типов границ.
Твердые стенки. В качестве граничных условий к уравнениям Рейнольдса (1.1)—(1.2) на твердых стенках используются условия прилипания и непроницаемости
В зависимости от рассматриваемой задачи для температуры используются условия первого, второго или третьего рода
где п — направление внутренней нормали к поверхности стенки, ат — заданный коэффициент теплоотдачи между стенкой и окружающей средой, а Ти; в 1.51, в 1.52 и ТагпЫеЫ в 1.53 — заданные распределения температуры и теплового потока.
Для концентрации газа-загрязнителя на твердых стенках используются условие равенства нулю диффузионного потока.
В случае расчета турбулентных режимов течения с использованием модели турбулентности «нг92» турбулентная вязкость на стенке полагается равной нулю (г = 0), а для модели М-БЭТ используются следующие граничные условия для к и со [28]:
где с? — величина первого пристеночного шага сетки, а А — константа в модели М-ББТ (см. раздел 1.1.2).
и = 0.
(1.50)
Т = Тш{х,у,г,£)
(1.51)
(1.52)
(1.53)
к 0, ш — 10 „;

(1.54)