受混合热源影响的室内自然置换通风热力分层特性研究

摘要

自然置换通风以其节能、提高室内空气品质等特点，在学术界受到越来越多的关注。本研究通过搭建自然置换通风模型实验台，对具有单点热源和单面垂直发热墙体混合工况下的室内自然置换通风开展研究，探索影响室内自然置换通风热力分层特性的相关因素。按照自然置换通风模型实验台的实验工况，采用Fluent Airpak软件对研究对象进行数值模拟，研究室内温度场和速度场的变化规律，探索受变化参数影响的热力分层特性。根据自然置换通风模型实验台，推导出相似性比例，用模型实验台来模拟室内自然置换通风，进一步探索影响室内自然置换通风热力分层特性的因素。将实验数据与数值模拟结果进行对比和分析，论证自然置换通风模型实验台的可靠性。同时，应用Buckinghamπ定理及多元线性回归分析方法，推导出在自然置换通风模型实验台测试条件下，计算室内自然置换通风热力分层高度的经验公式。本文通过对自然置换通风过程的数值模拟和实验研究，在本研究的实验工况条件下，得出以下结论：
　　 ⑴经过论证和分析，本课题研究中所搭建的自然置换通风模型实验台，可以用于实验研究室内自然置换通风热力分层特性等；
　　 ⑵在热力分层的分界面附近会出现卷吸和反卷吸现象，卷吸现象发生在热力分层下部与环境空气的接触面上，反卷吸现象发生在热力分层上部与室内热浊空气混合区域；
　　 ⑶在自然置换通风模型房间的有效开口面积恒定的情况下，具有单点热源和单面垂直发热墙体的室内自然置换通风房间的热力分层高度受室内热源强度影响很小，热源强度的增大或减小对热力分层高度几乎没有影响；
　　 ⑷当单点热源和单面垂直发热墙体发热量不变时，热力分层高度随有效开口面积的增大而升高，即有效开口面积越大，热力分层高度越高，反之，热力分层高度越低；
　　 ⑸应用Buckinghamπ定理以及多元线性回归分析方法，导出在自然置换通风模型实验台条件下，室内自然置换通风热力分层高度h的经验公式：h=10.5608Ad0.1107Au0.3688(tn/tw)-63.3770。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 课题研究背景及研究目的

1.2 自然置换通风简介

1.3 国内外自然置换通风研究进展

1.4 课题研究任务

1.5 研究创新点及意义

第二章 自然置换通风热力分层数值模拟

2.1 数值模拟目的

2.2 理论分析及数学建模

2.3 数值模拟软件

2.4 物理模型建立

2.5 网格划分

2.6 计算求解

2.7 模拟结果分析与讨论

第三章 自然置换通风热力分层实验研究

3.1 实验台设计与搭建

3.2 实验条件设定

第四章 实验台相似比例确定及实验方案校核

4.1 实验台相似比例确定

4.2 实验方案校核

4.3 小结

第五章 实验结果对比分析和讨论

5.1 实验结果校核

5.2 实验结果分析

5.3 经验公式拟合与校对

5.4 误差分析

5.5 小结

第六章 结论和建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

附录

主要符号表

硕士期间发表论文情况

致谢