置换通风房间内气溶胶分布的数值模拟研究

摘要

随着人们在室内时间的增加和对室内环境要求的提高，使用空调系统提供良好的热舒适性和室内空气品质变得越来越重要。置换通风作为一种新的通风方式，与传统的混合通风相比，在许多场合具有明显的优势。但在我国，有关置换通风室内颗粒污染物输送方面的研究还非常少。因此，本文将采用数值预测的方法，对置换通风房间中的气流运动和颗粒物分布规律进行了研究和分析。 本文针对采用置换通风系统的典型办公室，分别就室内不同的颗粒污染物分布位置、不同送风温度以及送风口布置方式等工况进行了模拟计算。对比分析这些因素对室内流场的影响，研究它们对颗粒物浓度场的影响规律。文中就颗粒物在室内呼吸平面沿房间开间和进深方向的变化特征展开了详细地分析研究。研究结果表明，置换通风方式下，不同污染源高度对室内颗粒物浓度分布影响很大，污染源在接近地面高度时，室内呼吸高度上的颗粒物浓度较低，而污染源分布位于较高处时，在室内呼吸高度上的浓度较高，对室内空气环境的影响不容忽视。 模拟结果还发现，不同送风参数对室内颗粒物浓度分布影响显著。大温差送风工况相对于小温差送风来说，颗粒物在室内呼吸高度上的开间和进深方向上浓度大多数情况下小于小温差情况。因此，对室内人员的危害相对较小。此外，通过对比两种送风口布置方式下的浓度分布结果可以发现，不同位置颗粒污染源释放出来的气溶胶粒子在不同送风口布置方式下也呈现出了不同的分布特性，粒子源位于无热源区域时，风口竖放下的室内空气质量略优于风口横放，而污染源位于近送风口热源区和远送风口热源区域时，风口竖放时的室内空气质量明显差于风口横放时的空气品质。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2本文主要研究内容

第二章 研究现状回顾

2.1置换通风基本原理

2.2国内外置换通风系统的研究现状

2.2.1国外相关课题的研究情况

2.2.2国内置换通风研究发展的现状

2.3本章小结

第三章CFD理论与方法简要回顾

3.1关于CFD的基本思想

3.1.1 CFD技术与暖通空调

3.1.2 FLUENT 软件介绍

3.2湍流流动及其数学模型

3.2.1置换通风房间的湍流流动

3.2.2湍流模型

3.2.3 k-ε两方程模型

3.2.4 Boussimesq密度假设

3.2.5离散相颗粒物模型

3.3通用控制方程

3.3.1质量守恒方程（连续性方程）

3.3.2动量方程

3.3.3能量守恒方程

3.4控制方程的离散

3.4.1有限容积法的基本思想

3.4.2有限容积法所使用的网格

3.4.3常用的离散格式

3.5 SIMPLE算法

3.6本章小结

第四章研究背景的模型化与数值方法的可靠性验证

4.1本文研究模型的基本描述

4.1.1研究背景的几何结构

4.1.2几何模型的简化

4.2数值模型的考虑

4.2.1划分网格

4.2.2气流模型

4.2.3粒子输运模型

4.3数值模型的验证背景

4.3.1验证模型描述

4.3.2验证模型的离散

4.3.3验证模型的边界条件

4.4本文模拟结果与已有研究结果的比较

4.4.1速度矢量和温度空间的分布特征

4.4.2模拟结果与文献结果的比较

4.5本章小结

第五章污染源位置对置换通风室内空气品质的影响

5.1流场和温度场模拟结果

5.1.1速度场模拟结果

5.1.2温度场模拟结果

5.2室内颗粒物浓度模拟

5.2.1室内人员日常活动产生的颗粒物在室内分布的模拟结果

5.2.2室内人员办公行为产生的颗粒物在室内分布的模拟结果

5.2.3室内人员呼吸行为产生的液滴在室内分布的模拟结果

5.3本章小结

第六章置换通风房间内颗粒物的沉积行为

6.1送风温差对室内流场和温度场的影响

6.1.1两种送风温差下室内速度场分布特征比较

6.1.2气流竖直方向上的速度与横向速度的比较

6.1.3两种送风温差下室内温度场分布特征比较

6.2送风口位置对流场和温度场的影响

6.2.1两种送风口布置条件下室内速度场分布特征

6.2.2气流竖直方向上的速度与横向速度的比较

6.2.3两种送风口布置条件下室内温度场分布特征比较

6.3送风温差对室内污染物浓度分布的影响

6.3.1两种送风温差下粒子源位于无热源区时的浓度分布

6.3.2两种送风温差下粒子源位于近送风口热源区时的浓度分布

6.3.3两种送风温差下粒子源位于远送风口热源区时的浓度分布

6.4送风口放置方式不同对室内污染物浓度的影响

6.4.1不同送风口放置方式下粒子源位于无热源区时的浓度分布

6.4.2粒子源位于近送风口热源区时的浓度分布

6.4.3粒子源位于远送风口热源区时的浓度分布

6.5本章小结

第七章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢