受送风方式影响的室内细颗粒流动特性研究

摘要

随着雾霾天气对人类生活环境的不断侵蚀，室内空气品质再次回到人们的视角中，寻求高品质的室内空气品质，成为学术界最新关心的热点话题之一。本课题在学习国内外相关领域研究成果的基础上，通过对不同送风方式下具有颗粒源的房间颗粒浓度进行数值模拟和实验研究，探究送风方式对室内细颗粒物的颗粒浓度的影响。本课题通过设计搭建实验台，模拟多种送风方式抑制室内细颗粒物扩散过程。采用计算流体软件Fluent在多种送风方式下对含有不同类型颗粒源室内颗粒浓度变化进行数值模拟研究，探究受送风方式影响的室内细颗粒物浓度的变化规律。
　　本研究课题将实验数据与数值模拟结果进行对比分析，验证本文使用数学模型的准确性，通过对实验台颗粒浓度变化趋势进行实验研究和数值模拟，在本课题所列工况下，得出以下结论：
　　（1）数值模拟结果表明：稳态工况下，当室内细颗粒地面发尘量为0.803μg/s时，上送上回式与侧下送上回式送风方式下颗粒物浓度较低，侧上送下回式颗粒物浓度较高；当室内细颗粒地面发尘量为1.13μg/s时，侧上送下回式送风方式下颗粒物浓度较低，其余送风方式的颗粒浓度处于相近水平。
　　（2）数值模拟结果表明：非稳态工况下，侧上送下回式送风方式在0~300s的释放过程中细颗粒浓度最高，由0.175mg/m3增至0.254 mg/m3；在0~150s颗粒点源释放颗粒的过程中上送侧下回、上送上回、层式送风侧下送上回四种送风方式下细颗粒物浓度相差甚小；在150~300s过程中与侧下送上回送风方式下细颗粒浓度处于较低浓度水平。
　　（3）经实验数据分析可知，上送侧下回送风方式下颗粒点源两侧以及垂直上方区域颗粒浓度较低，距颗粒源垂直距离越近，细颗粒物浓度越高，距离颗粒源水平距离越远，细颗粒浓度越低。
　　（4）侧上送下回送风方式下垂直上方区域颗粒浓度较最低，距离送风口垂直距离越近，细颗粒浓度越低。
　　（5）上送上回式送风方式下垂直上方区域颗粒浓度较最高，颗粒源两侧颗粒浓度最低，距颗粒源垂直距离越近，细颗粒物浓度越高，距离颗粒源水平距离越远，细颗粒浓度越低。
　　（6）层式送风下距送风口所在侧面较近区域细颗粒浓度最低，距送风口水平距离越近，细颗粒物浓度越低，距离颗粒源垂直距离越远，细颗粒物浓度越低。
　　（7）侧下送上回送风方式下颗粒源两侧及颗粒源上方垂直高度较低区域细颗粒浓度最低，距离颗粒源垂直距离越远，细颗粒浓度越高。
　　（8）经实验数据分析可知，相较上送侧下回、侧上送下回、上送上回、层式送风以及侧下送上回五种送风方式，颗粒点源释放相同时间的情况下，侧下送上回送风方式在颗粒源两侧区域（测量点a与测量点b处）细颗粒浓度处于最低浓度水平，侧上送下回处于最高浓度水平；侧上送下回送风方式在中央区域（测量点c处）细颗粒浓度处于最高浓度水平；上送上回送风方式在上方区域（测量点d处）细颗粒浓度处于最低浓度水平；侧下送上回送风方式在距颗粒源较近区域（测量点e处）细颗粒浓度处于最低浓度水平，上送侧下回处于最高浓度水平。

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第一章 前 言

1.1 课题研究背景

1.2 送风方式简介

1.3 国内外颗粒流动特性研究进展

1.4 课题研究目的、意义及创新点

第二章 数学模型

2.1 理论基础

2.2 颗粒物运动机理

2.3 颗粒轨道模型

第三章 数值模拟

3.1 模拟软件

3.2 网格划分

3.3 数值模拟计算

3.4 数值模拟计算结果分析与讨论

第四章 实验台相似性论证

4.1 相似原理[57]

4.2 相似准则

4.3 模型实验台相似性论证

第五章 实验研究

5.1 实验台装置介绍

5.2 实验仪器介绍

5.3 实验过程介绍

5.4 实验结果与讨论

5.5对比分析

5.6 误差分析

第六章 结论与展望

6.1 结论分析

6.2 展望及后续工作建议

参考文献

硕士期间发表论文情况

附录

致谢