太阳能烟囱与诱导通风相结合应用于地下车库通风的研究

摘要

汽车保有量的增加，对车库管理提出了更高的要求。无风管诱导通风系统被认为是一种既能节省空间，又能提高通风效率的地下车库通风系统。但是由于地下车库梁柱结构较多，采用诱导通风系统往往容易产生小范围的气流死角，加之管理上的缺失，实际效果不是很理想。与此同时，太阳能烟囱作为一种新型的增强自然通风的构件被现有研究者应用于地下车库的通风系统中。本文提出采用太阳能烟囱与诱导通风系统相结合的方式来应对地下车库通风，旨在寻求一种节能、高效的地下车库通风方式。
　　本文主要通过理论研究和数值模拟相结合的方法来开展研究。为了确定正确的数值模型和边界条件，本文针对单台三喷口的诱导风机物理模型进行了一些简化，通过不断改变边界条件来得到较为合理的计算结果，并通过射流计算公式进行了校核，认为模型能够应用于进一步的模拟研究。另外，还对太阳能烟囱的三维模型进行了模拟，并将计算结果与既有的实验数据进行了对比，认为其精确度是可以接受的。在此基础之上，对单台诱导风机及单个太阳能烟囱进行了定量的模拟研究，得出了可供设计参考的数据。
　　本文通过建立了一个简化的物理模型来研究太阳能烟囱与诱导通风相结合的通风方式，模拟过程中发现，在体量足够大的情况下，太阳能烟囱能够满足6次/h的换气次数要求，但是由于烟囱空气通道的入口处气流速度较慢，往往只能够卷吸车库上部的气体，对于人体呼吸带（距地面1.5m处）的污染物去除效果不佳。另外，针对排风口及诱导风机与太阳能烟囱的相对位置的不同，本文开展了进一步研究，研究结果认为排风口与太阳能烟囱在一侧设置时，排风口对于太阳能烟囱的通风性能有较大不利影响，相对距离越近影响也越大。而诱导风机并不会对太阳能烟囱的通风性能产生太大的影响。
　　本文的研究对地下车库的通风系统提出一种创新性思路，研究结果可对太阳能烟囱和诱导通风系统的设计提供有益的参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．1．1 地下车库概述

1．1．2 地下车库的通风需求

1．1．3 传统通风方式的弊端

1．2 国内外研究现状

1．2．1 诱导通风系统的研究现状

1．2．2 太阳能烟囱的研究现状

1．3 本课题的研究意义

1．4 研究方法及内容

第二章 课题研究的数值模拟理论基础

2．1 计算流体力学概述

2．2 湍流模型和控制方程

2．3 计算域的离散

2．4 控制方程的离散

2．5 流场的数值计算

第三章 诱导风机的数值模拟研究

3．1 气体射流理论

3．1．1 等温自由射流

3．1．2 受限射流

3．2 数值模型的建立

3．2．1 基本参数的描述

3．2．2 数值模型的表述

3．3 模型数值计算的可行性验证

3．3．1 数值模拟的结果

3．3．2 数学计算结果与模拟结果的对比

3．4 诱导风机布置参数的确定

3．4．1 诱导风机喷口下倾角的确定

3．4．2 诱导风机纵向间距的确定

3．5 本章小结

第四章 太阳能烟囱的模拟研究

4．1 太阳能烟囱自然通风原理

4．1．1 热压自然通风

4．1．2 太阳能烟囱的理论分析

4．2 数值模型的建立

4．2．1 物理模型

4．2．2 网格的划分

4．2．3 数学模型的选择

4．2．4 边界条件和作用条件的确定

4．2．5 控制条件

4．3 模型数值计算的可行性验证

4．4 太阳能烟囱外形尺寸的模拟研究

4．4．1 太阳能烟囱的高度对其通风性能的影响

4．4．2 太阳烟囱通道的宽度对于其通风性能的影响

4．5 太阳能烟囱进出口形式的模拟研究

4．6 本章小结

第五章 太阳能烟囱与无风管诱导通风系统相结合的模拟研究

5．1 太阳能烟囱与无风管诱导通风系统结合模型的设想

5．2 太阳能烟囱与排风口位置结合的气流组织模拟研究

5．3 太阳能烟囱去除CO能力模拟研究

5．4 太阳能烟囱与诱导风机相互影响的模拟研究

5．4．1 太阳能烟囱对射流形成的影响

5．4．2 诱导风机射流对太阳能烟囱通风性能的影响

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢