射流通风室内气流组织的数值研究

摘要

调查表明，人员有80％以上的时间是在室内度过的，因此有必要研究高效的通风方式，为人员营造健康舒适的室内环境。置换通风提高了房间的通风效率，但存在冬季使用受限等技术问题；而射流通风不仅可以营造出类似于置换通风的气流组织效果，亦可全季节运行，尤其适用于办公建筑的机械通风。因此，本文以射流通风技术为研究点，对其多工况下的室内气流组织特性及影响因素进行了数值模拟研究。
　　首先，建立了射流通风的物理模型，并对所选择的湍流模型、压力差值格式和壁面条件处理方法拟合9种不同的定解条件进行数值模拟研究，基于前期学者的实验数据验证模型的正确性；其次，分向室内送冷风和热风两种工况，对碰撞射流通风和竖壁贴附射流通风下室内气流组织特性进行了模拟实验研究，并与置换通风进行对比研究，从室内气流组织分布特性和通风效率两个层面，分析了基于射流通风的室内温度场、速度场、空气龄、空气分布不均匀系数、能量利用系数、空气分布特性指标等的变化规律；最后，对影响碰撞射流通风和竖壁贴附射流通风的关键因素进行了研究，建立了送回风口模型，探讨了送回风口不同布置形式对射流通风效果的影响，归纳出最佳的送回风口布置方案。
　　研究表明，对于室内气流组织，采用湍流的RNGk模型、标准壁面函数法和Body-force-weighted压力差值格式可以取得较好的数值模拟结果；
　　研究发现，射流通风向室内送冷风时，室内温度场有明显的分层现象，和置换通风相比，碰撞射流通风使房间地面“空气湖”的温度高出2℃，竖壁贴附射流通风使房间地面“空气湖”的温度高出3℃；室内空气龄纵向分层现象明显，和置换通风相比，房间z=1.2m平面以下的空气龄与置换通风类似，房间z=1.2m平面以上的空气龄在比置换通风低100~200s，空气品质较好。当向室内送热风时，射流通风方式可使室内z=0.1m平面以下的温度比上部的温度高出1~2℃，整个流场的空气龄分布无明显的分层现象。
　　研究还发现，碰撞射流通风和竖壁贴附射流通风夏季工况下能量利用系数为2.021和1.609，冬季工况下为1.08和1.21，均大于1，存在节能空间，并且夏季节能空间较大。射流通风下室内气流组织的分布与送、回风口的布置有较大的关系。

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主要符号表

1 绪 论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3室内通风数值模拟研究方法

1.4本文所做的工作

2数值模拟方法的选择与可行性验证

2.1房间模型的建立

2.2数值模拟可行性验证

2.3数值分析的相关过程

2.4模拟结果验证及分析

2.5本章小结

3 不同通风方式下室内空气品质的模拟研究

3.1夏季工况下模拟结果分析

3.2冬季工况下模拟结果分析

3.3本章小结

4射流通风室内气流组织影响因素的分析

4.1排风对室内气流组织影响的数值模拟分析

4.2排风口位置对室内气流组织的影响

4.3送风口位置对室内气流组织的影响

4.4本章小结

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录