新型H型水蓄冷布水器的设计与数值模拟研究王子烨，黄凤苗，郭盛祯（华电华源工程有限公司，浙江杭州310030）摘要：针对传统布水器的缺点，设计一种新型H型布水器。利用商业数值模拟软件FLUENT对该布水器在蓄冷箱内的流动传热特性进行了研究。结果表明，该型布水器可以减小布水器出口流体对蓄冷箱内主流及斜温层造成的干扰和冲击。斜温层能控制在一个较小的厚度区间，提高蓄冷箱效率。关键词：H型布水器；斜温层；FLUENT；数值模拟中图分类号：TU831.4文献标识码：A文章编号：2095-3429（2013）01-0059-05DesignandNumericalSimulationofaNewH-styleDiffuserinChilledWaterStorageSystemWANGZi-ye，HUANGFeng-miao，GUOSheng-zhen（HangzhouHuadianHuayuanEnvioronmentEngineeringCo.，Ltd，Hangzhou310030，China）Abstract：Aimingatthedisadvantageoftranditionaldiffuser，wedesignakindofnewH-stylediffuser.CommercialNumericalsimulationsoftwardFLUENTisusedtosimulatetheflowandheattransfercharacteristicsinthewaterstoragetank.Theresultsshowthatthidkindofwaterdiffusercanreducetheimpactofthejetflowofthediffuseronmainstreamandthethermolcline.Thethermolclinethicknesscanmaintainatadiminutivelilmits，whichcanimprovetheeffiencyofthechilledwaterstoragesystem.Keywords：H-stylewaterdiffuser；thermolcline；FLUENT；numericalsimulation0引言水蓄冷技术在我国应用广泛，相对于常规空调，水蓄冷空调具有一些优点[1，2]。自然分层型水蓄冷技术是一种重要的蓄冷技术，具有较好的技术经济优势。液态水局部温度出现差异时，由于自然对流形成不同温度部分的分层。而自然分层型水蓄冷技术中的核心技术是布水器的设计[3，4]。M.W.Wildin[5~7]等人进行了大量实验研究，发现当布水器入口弗雷德数不大于2时，蓄冷水箱可以达到较好的运行效果，当入口雷诺数减小时，在斜温层形成过程中，布水器入口附近的混合将减少。他指出影响蓄冷效果的两种非常重要的混合作用（一种是充冷或放冷初期的混合，它直接决定了斜温层的的初始厚度，一种是斜温层形成后入流处形成的漩涡和循环流形成的混合；斜温层形成后的布水器入口测混合取决于弗雷德数和雷诺数，其中雷诺数更为重要）。而雷诺数在工质确定的情况下由水的流速和布水器几何结构决定。理想的自然分层型水蓄冷是冷、热水在罐体截面均匀流入，使得整个流动呈现层流状态。在实际设计运行过程中难以达到理想的布水方式。因此，目前主要面临的问题是如何抑制冷、热水的混合，使出流更加均匀，从而减小斜温层的厚度，提高放冷能力，降低蓄冷作者简介：王子华（1984-），男，浙江杭州人，本科，工程师。发电与空调PowerGeneration&AirCondition空调技术水箱的投资费用[4]。对于分层型水蓄冷箱而言，热损失主要有三个途径：1）与外界环境温差造成的通过水蓄冷箱壁面的热损失；2）斜温层与冷、热水界面处的热传导；3）进水端布水器开口处的混合损失，这是提高系统蓄冷效率的关键所在[4]。本文针对自然分层型水蓄冷技术设计了一种新型的H型布水器，采用数值模拟技术对该布水器的流动连续性方程：鄣ρ+鄣（1）鄣t鄣xi式中ρ—密度，kg/m3；ui—i方向速度分量，m/s；Sm—动量源项，kg（/m·3s）。动量守恒方程：鄣（ρu）+鄣（ρuu）=-鄣p+鄣τij+ρg+F（2）iijii鄣t鄣xj鄣xi鄣xj式中ρ—压强，Pa；τij—流体的剪应力，Pa；gi—重力沿i方向分量，m/s2；Fi—其它体积力，Pa/s。1新型H型布水器结构设计与几何模型构建自然分层型蓄冷箱在顶部、底部均布有布水器来引入和导出流体，使流体之间仅有少量混合。良好地布水器设计能够减少蓄冷成本，充分利用蓄冷量，运行比较简单。在运行时，布水器将水引入到蓄水箱中，依靠密度差形成一个蓄冷箱轴线方向的分布的重力流，使冷热水混合尽量减小。因此，在自然分层型蓄水箱中，布水器的设计尤为重要。∑kef鄣Teff∑鄣（ρE）+鄣｛u（ρE+p）｝=鄣-∑hj′Jj′+u（jτi）ji鄣x鄣t鄣x鄣xiii+S（3）h式中E—标准焓，J/kg；k—有效导热系数，W（/m·K）；effJ—扩散项；j′Sh—能量源项。浮力驱动流...