室内空气品质与建筑环境模拟仿真

摘要

近几十年来，由于建筑装修不当，使用一些散发有毒气体的建筑原材料和建筑装修材料，使得室内空气品质(IAQ)恶化，导致越来越多的长期生活和工作在现代建筑物内的人们出现了病态建筑综合症(SBS)，严重地影响了人们的身心健康和工作效率。本文介绍了室内主要的污染物及其危害，指出空调通风和气流组织是影响室内空气品质的因素，分析了室内空气品质的评价标准以及改善措施。最后，作者根据湍流流动理论中的k-ε两方程模型，运用计算流体力学(CFD)模拟软件模拟了内设污染源、集中热源和有外墙的房间在上送上回、置换通风、上送下回和散流器送风四种常见的通风方案下的温度场、速度场和二氧化碳浓度场。经过数值模拟分析得出以下结论：1、对本文所建立的房间模型，在没有特殊要求的情况下，上送上回、置换通风、上送下回均能满足空调房间热舒适性和室内污染物控制规范的要求，其中上送上回方式最好。而采用散流器送风时，人员活动区域的污染物浓度已超出了污染物控制规范的要求。 2、污染源和热源的位置以及送回风方式对室内的温度场、速度场以及污染物的浓度场的影响是很大的，设计时要根据热源和污染源的位置确定最佳送回风方案，而合理的通风方案可以通过数值模拟初步确定。 3、在一般情况下，采用置换通风时，可以使人员活动区域的温度变化和速度变化相对较小、污染物的浓度较低，从而获得较高的室内空气品质。但是，当室内热源的位置较低或污染物位于涡流区时，由于涡旋的作用，污染物很难排出，导致通风效率下降和人员活动区域温度场和速度场不均匀以及污染物浓度较高。论文中置换通风数值模拟中没有出现沿高度方向明显的温度、污染物浓度梯度变化，这是由于热源和污染源的位置以及房间高度不够引起的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.2国内外室内空气品质的研究现状

1.3 CFD的应用现状

1.3.1 CFD技术简介

1.3.2 CFD在暖通空调中的应用

1.3.3 CFD在暖通空调应用中的展望

1.4课题研究的主要内容

第二章室内空气品质分析

2.1室内环境污染

2.1.1室内空气污染物的种类、来源及其危害

2.1.2室内污染物的控制规范

2.2室内空气品质的评价标准

2.2.1主观评价法

2.2.2指数法(客观评价方法)

2.2.3主客观相结合的评价方法

2.2.4模糊数学评价法

2.2.5灰色系统理论评价法

2.2.6人工神经网络评价法

2.3改善室内空气品质的方法

2.3.1室内污染源的控制

2.3.2空调的合理设计、运行和维护

2.3.3室内空气净化

第三章动态模拟理论分析

3.1紊流简介

3.2湍流的几种数值模拟方法

3.2.1直接模拟DNS(direct numencal simulation)

3.2.2大涡模拟LES(1arge eddy simulation)

3.2.3应用Reynolds时均方程(Reynolds-averaging equations)的模拟方法

3.3常用的湍流模型

3.3.1零方程模型

3.3.2一方程模型(one-equation model)

3.3.3 k-ε两方程模型(two-equation model)

3.3.4壁面函数法

第四章空调房间的数值模拟

4.1数值模拟理论

4.1.1控制方程

4.1.2控制方程的离散

4.1.3离散方程组的求解

4.1.4几点注意事项

4.2数值模拟

4.2.1模拟对象

4.2.2几点说明

4.2.3模拟方案

4.2.4模拟结果及分析

第五章结论与展望

参考文献

附录室内温度场、速度场、浓度场分布计算模拟结果1

附录室内温度场、速度场、浓度场分布计算模拟结果2

致谢

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