办公建筑室内污染物浓度场数值模拟研究

摘要

目前，CFD（Computational Fluid Dynamics）技术已成为研究建筑室内环境的主要方法之一。然而，针对室内污染物扩散模拟专用软件相对较少，而已有较成熟的CFD商业软件不但价格昂贵，而且要求使用者具有较强的专业知识和理论基础，因此，开发完善一套具有低成本、易推广、速度快的CFD可视化模拟软件具有较高的科研价值。
　　首先本文从室内污染物的扩散模型以及关键参数入手，分析了流体流动和传热基本控制方程，确定了核心计算程序的控制方程离散和求解方法；运用Compaq Visual Fortran6.6和 VB.NET进行混合编程，改进了建筑室内热环境仿真软件Indoor Thermal Environment Simulation1.0（简称ITES1.0），开发了具有模拟室内污染物浓度分布功能的ITES2.0；并以重庆市某办公建筑为实例，采用现场实测和问卷调查相结合的方法，验证了ITES2.0的可信性，主要研究成果如下：
　　①对ITES1.0核心程序源代码进行了改进，引入了用于模拟甲醛和CO2的组分方程模型，开发了具有模拟室内污染物浓度分布功能的仿真软件ITES2.0。
　　②改进ITES1.0的前处理，实现了设置面板多级撤销、模型多维度旋转等操作，提供了能编辑污染物物性参数的设置面板，添加了简单明了的工具栏快捷命令按钮，提供了能快速掌握ITES2.0的帮助文档。
　　③根据CFD数值模拟后处理可视化软件TECPLOT360的无结构数据格式，编写代码输出数值模拟结果，最终实现对建筑室内热环境的仿真软件ITES2.0整体优化过程。
　　④通过实例测试了重庆市某办公建筑室内甲醛、CO2、温度、相对湿度、气流速度以及问卷调查了室内人员的主观感受。从主观和客观上对ITES2.0进行可信性验证，结果表明：模拟值和实测平均值不存在显著差异，即模拟值和实测值的趋势较为一致；将已验证的模拟值进行灰色关联分析评价室内空气品质的等级，结果表明：灰色评价等级与主观问卷调查结果相吻合，验证了数值模拟结果与主观问卷调查结果的一致性。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 室内污染物扩散的数值模拟

2.1 污染物的散发模型

2.2 室内气流的控制方程

2.3 控制方程的数值求解

2.4 污染源关键参数的确定

2.5 本章小结

3 ITES2.0开发完善

3.1 ITES2.0开发平台

3.2 程序的结构与优化

3.3 ITES2.0主界面简介

3.4 ITES2.0的前处理

3.5 ITES2.0的核心程序

3.6 ITES2.0的后处理

3.7 本章小结

4 实例调查

4.1 调查与评价方法

4.2 问卷调查

4.3 现场检测

4.4 本章小结

5 ITES2.0可信性验证

5.1 模型概述及边界设置

5.2 模拟数据的可信性验证

5.3 与主观评价对比验证

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位论文期间取得的科研成果

C. 室内空气品质问卷