.208 北京科技大学学报 第35卷 方法，Lyon等T提出在加速试验上用干湿交替的方 位置为(0,300,260)：试验时，各试样均置于距腔 法比用盐雾试验相关性更好，把湿度和结露作为研 底220mm的水平支架中心处；支架为稀疏的不锈 究的重点能使加速试验的结果更接近自然暴露的试 钢网，对箱内气流场影响很小，建模时忽略该结构 验结果.金属的大气腐蚀起始于其表面的结露，结 对传热产生的影响. 露形成的水膜中如溶解了盐类，便成为导电性能良 1.2数学模型 好的电解质溶液，大气腐蚀就发生在这薄层水膜下， 潮湿空气由侧壁进入腔内，与箱内试件进行热 即表面结露是金属大气腐蚀的重要特征例.同时，结 量交换后，再通过后壁通孔流出，属于三维空间湍 露也是影响表面润湿时间的主要因素、金属表面吸 流方式，湍流模型采用工程上应用最广泛的标准k 附水汽形成电解液膜，并能导致金属大气腐蚀的时 e模型(k为湍动能，e为湍动能耗散率).在近壁 间叫润湿时间9.润湿时间是ISO922310环境因素 区域，雷诺数较低，分子黏性影响较大，采用标准 法评估大气腐蚀性三大指标之一，金属大气腐蚀的 壁面函数法进行处理)，腔内气体最大流速小于 年腐蚀率是湿润时间的函数9,1刂.故准确地预测工 5ms1,马赫数远小于0.3，可视为不可压缩流动， 程构件的结露行为对判断其腐蚀程度、防止失效的 采用压力基求解器进行求解1，腔内气体由空气和 发生具有重要参考价值，同时对预防其他水敏感性 水蒸气组成，需选用组分输送与化学反应模型，试 危害也有积极作用. 验试样比较洁净光滑，大气为北京室内纯净空气， 尽管结露过程十分普遍和常见，其对于腐蚀的 试验者曾将各试样保温至30、40、50和60℃，然 作用也早被人们所注意，但较少有通过直接研究结 后将试样置于对应温度相对湿度为95%环境中无结 露预防材料腐蚀的报道2-13到.本文以材料表面的 露现象.相对湿度值为100%时，空气中水分处于气 结露行为为着眼点，试验设计参考相关湿热试验标 液两相平衡，考虑到箱内温湿度变化规律（见边界 准“GBT2423.4200814,并基于商用流体仿真软 条件)，可将试样表面相对湿度达到100%作为结露 件FLUENT,通过数学建模，对温度、湿度及风速 判据.综合考虑以上因素，控制方程的通用形式见 耦合作用下试件表面的温湿度变化规律进行模拟预 下式 测，研究材质、尺寸变化对试样结露行为的影响，并 利用BINDER温湿箱开展相关验证试验 ()+div(pou)=div(r.grad)+5.(1) 1模型处理 式中：中为通用变量，可代表速度、温度等变量：p 为密度：u为流速矢量：t为时间：厂为广义扩散 1.1物理模型 系数；S为广义源项.式中各项依次为瞬态项、对 本文以德国BINDER温湿箱KBF-115为原型， 流项、扩散项和源项.对于连续性方程、动量方程、 以其内腔作为计算域，经过合理简化处理的物理模 能量方程、湍动能方程、湍流耗散率方程和组分方 型如图1所示.内腔体尺寸为400mm×600mm×480 程，中、Γ和S具有特定的形式.表1给出了三个符 mm;两侧壁共有158个均匀分布气流入口，现在用 号与各特定方程的对应关系15,17-18)， 等面积法将其简化为24个50mm×30mm均匀分 布方形入孔；箱体后壁有一圆形孔板结构区域，工 表1控制方程各参量值 作时箱内气体通过该区域流出，现采用等面积法将 Table 1 Parameters in the governing cquations 该结构简化为一直径120mm的圆形通孔，其圆心 方程 连续性方程 1 0 0 x动量方程u -(op/0x)+Sx 少动量方程 u -(ap/iy）+Sy 之-动量方程 -(ap/az）+S: 能量方程 X/c ST 0 湍动能方程k4十/ck -pE十4LpG 0 湍流耗散率方程Eu+:/a:一pC2(e2/)+4C(e/k)PG 组分方程 Cs Dsp 0 表1中，u、:和w分别为流速在x、y和z坐 标方向的分量；T为热力学温度；c为组分s的体 图1计算域内物理模型 积分数：4为流体动力学黏度；入为导热系数：c为 Fig.1 Physical model of the computational field 比热容：：是p、C4、k和e的函数，具体形式如式