一种新型通风方式——非等温条件下条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式的2DPIV实验研究

摘要

室内气流流动对通风系统设计，室内热环境以及空气质量的控制是一个重要的环节，其决定着热量，湿度和新鲜空气在房间内的分布。室内气流流动特性主要受入口射流特性的影响，国内外许多研究学者对典型的气流组织模式(主要为传统混合通风和置换通风)下的各种入口射流的空气流动进行了大量的研究。本文研究了一种介于混合通风、置换通风之间的通风模式—基于竖壁贴附射流的空气湖通风模式。其原理是利用竖壁射流的贴附效应，通过合理的控制射流物理参数(送风速度、送风温度和风口尺寸等等)，延长射流的射程，将新鲜空气沿贴附壁面流动，最大限度地送到空气湖内，并沿地面扩展开来，产生空气湖现象(“AirLake”or“Air Pool”)，形成类似于置换通风的气流组织。
　　 本文首先应用粒子图像测速技术(PIV)对600mm×300mm×340mm(L×W×H)的模型房间内的非等温条件下条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风气流流场进行测试;并利用高精度的数据采集系统(IsolatedMeasurement Pods))测定了相应工况下的空气湖区内的温度分布特性，分别研究了送风射流速度的变化、平面热源强度的变化和送风口距贴附壁面的水平距离变化对非等温条件下条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式气流流场和空气湖区内温度场的影响，着重分析了房间贴附壁面区和空气湖内的空气流动过程，利用Origin进行曲线拟合，得出贴附长度与Ar准则数之间的关系，根据空气湖内的温度分布，得到了空气湖内的温差与送排风温差之间的关系式。
　　 本文的研究表明送风速度是影响非等温条件下条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式气流流场和空气湖内温度场的重要因素。当送风速度分别为1.00m/s和1.50m/s时，竖壁区y=170mm高度处的速度和空气湖内的速度沿模型房间的长度方向分布较一致;平面热源强度改变时，送风速度为0.30m/s工况下的空气湖内的速度场和温度场分布差异显著;当平面热源强度和送风速度一定时，竖壁区y=170mm高度处的速度分布表明，送风口距贴附壁面无因次距离s/b=5工况下的速度衰减较s/b=8和s/b=10工况下的速度衰减缓慢。当房间长高比L/H<2时，竖壁贴附长度满足Hp=0.79～0.82H，同时空气湖内的温度场分布表明送风速度(即送风量)对模型房间的地面空气层温升，空气湖内竖向温升影响最大，平面热源强度对其影响次之，不同送风口距模型贴附壁面无因次距离相对较大的送风速度而言，影响趋于减弱。故采用竖壁贴附射流通风模式时，为改善房间内空气的流动和换气次数，提高房间内的舒适度，应尽可能采用较大的送风速度和适当地减小送风口距贴附壁面的水平距离，进一步发挥竖壁的贴附效应。该研究为非等温条件下条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式的适用性及设计原理提供了基础数据。

目录

1 绪论

2 竖壁贴附射流模式理论

3 竖壁贴附射流的2D PIV实验设计

4 实验结果与分析

5 结论

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研成果

论文说明：主要符号表

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