边界条件分析及处理方法 —— 对称边界处理示意图及表格

1.进出口边界条件

来风方向采用速度入口边界条件，风速大小分别为4 m/s、8m/s、25 m/s。风向如图5.2所示，取8个主导风向，风向由西向东作为0°风向，以逆时针方向为正，每隔45°取一个风向。计算坐标系，x轴和y轴的方向如图5.2所示，z轴正向垂直于地面向上。

计算区域东、西、南、北四个侧面分别标记inlet_4、inlet_2、inlet_3、inlet_1，表5.1分别给出了不同来风方向、不同侧面的边界类型。

图5.2　计算区域平面示意图

表5.1　不同侧面边界条件处理

对任意方向的来风，顶部侧面设为对称边界。

2.风机进口及空冷散热器出口边界条件

风机进风温度为大气温度30℃，进风速度为vi=Q/A=Q/πR 2=7.17（m/s），其中，Q为单台风机进风流量，Q=447m3/s，R为风机半径，R=8.91/2=4.455（m）。

（1）空冷散热器出口速度分布。空冷散热器出风速度近似定为线性分布，方向垂直于侧面，设vomax为出口的最大风速，单个侧面迎风面积Ao=11.1×10=111（m2）。

由流量守恒得

(www.xing528.com)

解得vomax=4.03m/s，故散热器出口的速度为

vout=4.03(10-s)/10

式中　s——沿侧面方向的坐标。

（2）空冷散热器出口的空气温度分布。空冷器每台风机单个侧面的换热量为Q=834/56×2（　）=7.45（MW）

每个侧面的换热面积为

A=1531849/56/2=13677.2(m2)

在风机进口温度为Tin=30℃情况下，实测出口温度Tout=61.7℃；

由牛顿冷却公式有

其中　

式中　h——对流换热系数。

3.空冷平台上部围墙的边界条件

由于围墙厚度（图5.3）相对建筑物尺寸比较小，为了便于网格划分，建模过程中按壁面（双面壁）厚度为0处理。而在计算前设定该壁面边界条件时，选取耦合热边界（设定该条件后，Fluent软件内部程序会自动求解双面壁与周围流场的热交换），并且给定一个很小的壁面厚度0.01m，以便更好地模拟真实墙的作用。