诱导式通风在焊接车间运用的数值模拟的研究

摘要

焊接是机械加工业不可缺少的工业技术手段，在国民经济发展中起着重要的作用。然而伴随焊接工艺所产生的烟尘对劳动环境造成了严重污染，危及人们的健康。焊接烟尘的治理一直是困扰工业通风领域的一大难题，其难点就在于焊接厂房的大型化趋势、焊接地点的不确定性、焊接方式的多样性以及复杂的焊接烟尘形成扩散机理等。事实上至今为止尚未能从理论或实测上完全把握焊接烟尘的形成和扩散过程与诸多空间要素的关系。尤其是对于规模巨大的汽车焊接车间，至今难以构筑有效的通风除尘措施。目前，我国汽车制造正处在快速发展时期，2007年我国汽车产量已处于世界第二位，而焊接技术在汽车制造中起着关键的作用。因此解决好巨大汽车焊接车间的通风除尘问题将成为提高造车业劳动卫生条件，保障劳动者身体健康的重要命题。 本文针对广州本田第二焊接车间，进行了空调与通风方式的研究，采用PHOENICS软件建立了A、B、C三种模型，并对这三种通风方式下车间的速度场、温度场及污染物浓度场进行了夏季工况的数值模拟研究。模型A为不设空调的诱导通风，该方式由于没有布置空调，车间内温度过高；模型B在模型A的基础上设置了空调系统，车间内的风速、温度和污染物浓度基本达到了设计要求；模型C为局部通风方式，也设了空调，车间的风速、温度和污染物浓度也达到了设计要求，如果焊接地点稳定不变时可采用该种通风方式。 对比以上三种通风方式，B和C两种通风方式能够解决温度和浓度过高的问题，在工程实际中可根据实际情况选择使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的背景

1.2研究的内容

1.3研究方法及手段

1.3.1射流公式法

1.3.2模型实验法

1.3.3 CFD方法

1.4国内外研究现状

1.4.1 CFD在暖通空调领域的基础研究

1.4.2 CFD在暖通空调领域的应用研究

1.5本文的主要工作

第二章湍流理论

2.1湍流理论的发展

2.2湍流数学模型

2.3 K-e双方程模型

第三章 基于K-ε双方程模型的数值计算方法

3.1数值模拟技术概述

3.2数值计算中的离散化处理

3.2.1计算区域的离散化

3.2.2控制方程的离散化

3.3离散方程的求解方法

3.3.1.控制方程的TDMA算法

3.3.2控制方程的迭代算法

3.4 PHOENICS软件简介

3.4.1 PHOENICS名称的由来

3.4.2 PHOENICS的应用范围

3.4.3 PHOENICS的原理

3.4.4 PHOENICS的特点

3.4.5 PHOENICS在工程中的应用

第四章 诱导式通风的原理及发展

4.1诱导通风系统的原理

4.2诱导通风系统的发展

4.2.1国外发展概况

4.2.2国内发展概况

4.3系统组成

4.3.1送排风机

4.3.2射流风机

4.3.3控制系统

4.3.4技术优点

第五章汽车焊接车间的计算模型

5.1整个系统概况

5.2数值计算三种模型的建立

5.2.1建立模型的依据

5.2.2模型A的配置

5.2.3模型B的配置

5.2.4模型C的配置

5.3边界条件

5.4网格划分

5.5数值计算方法

第六章 数值模拟结果与分析

6.1模型A无空调时的诱导通风

6.1.1模型A的风速分析

6.1.2模型A温度分面情况

6.1.3模型A的有害物浓度分布情况

6.2模型B在车间设置空调

6.2.1模型B的速度分析

6.2.2模型B的温度分布

6.2.3模型B有害物浓度分布

6.3模型C为有空调时局部通风的情况

6.3.1模型C的风速分布

6.3.2模型C的温度分布

6.3.3模型C的有害物浓度分析

6.4三种模型风速、温度及污染物浓度的总结分析

6.4.1模型A风速、温度和污染物浓度分布的小结

6.4.2模型B风速、温度和污染物浓度分布的小结

6.4.3模型C风速、温度和污染物浓度分布的小结

6.5三种模型通风效果的比较

6.5.1三种模型风速的比较

6.5.2三种模型温度的对比

6.5.3三种模型有害物浓度的对比

6.6三种模型通风效果比较的结论

第七章 全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文