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《中南大学》 2011年
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空调客车内气流分布特性及动态热舒适性研究

向立平  
【摘要】:本文以人体所处的空调客车内空气环境为研究对象,探索和研究了空调客车内环境的热舒适性和空气品质。研究课题涉及传热学、流体力学、热力学、实验流体力学、人类工效学、人-机-环境工程学、统计学与评价方法等交叉学科问题。 本文结合空调客车内这个特定的空间,参考热环境人类工效学ISO10551标准和国际通用的室内空气品质主观调查方法,设计了适用于空调客车内人体热舒适、空气品质的问卷调查表。通过对不同线路运行的空调客车进行了随车问卷调查,分析了空调客车内空气环境质量的现状,建立了适合于中国内陆夏热冬冷地区的车室内环境质量综合主观评价模型;结合PMV指标和CO2污染物指标,提出了新的综合评价指标和不满意率综合评价指标。对调查结果进行处理过程中,创新性的将基于熵权的灰色关联理论引入主观评价中,评价结果合理。根据调查问卷统计结果,结合中国内陆夏热冬冷地区人们的生活水平、种族差别、文化背景、心理期望等因素,拓宽了中国内陆夏热冬冷地区PMV-PPD指标范围值。 详细分析了各种湍流模型在空调客车室内三维空气湍流流动、污染物扩散模拟中的适用性以及空调客车传热特点。研究了太阳辐射、人体散热对车内气流场和温度场的影响,以及不同送风温度和不同送风量条件下车内空气流场、温度场和湿度场的分布规律;实现了C语言编制指标PMV-PPD/PD程序应用于车内人体热舒适性的研究,得出了空调车室内不同送风温度、送风速度下车室内人体热舒适评价指标分布规律,并结合湿度的作用分析了影响人体热舒适的因素,提出了现有空调系统最佳送风参数工况。成功利用FLUENT软件中的自定义函数接口技术实现了污染物、空气龄和空气余命对应的输运方程模拟,研究了不同送风量、送风温度条件下车室内CO2浓度场、空气龄、空气余命、PAV和PDA分布规律,分析了影响车室内空气品质的主要因素,为空调通风系统优化提供了理论依据。通过空调客车内温度、风速、湿度和CO2浓度测量数据和计算结果对比,发现二者吻合较好,验证了数值计算结果的可靠性和有效性。 根据空调车室内环境质量综合评价模型Votez和PDZ,结合热舒适和空气品质评价指标分析不同通风系统方式下客车内空气环境质量,研究结果表明设置两回风口方式、增大送风口面积有利于改善车内空气环境质量。 本文在完善现有人体生理热调节模型基础上,建立了新的人体生理热调节模型并与相关文献中的数据进行了对比分析,验证新模型的可靠性和有效性。接着详细阐述了人体生理热调节模型与CFD技术耦合算法,分析了驾驶员与环境之间的耦合换热情况,研究得到的人体对流换热系数、环境辐射换热系数与已出版文献中数据相符,说明此方法能用于评价人体局部热舒适性。 根据大涡模拟的动态仿真结果,结合人体生理热调节模型和Fanger的热舒适理论,充分考虑了人体对动态变化环境的自身热调节功能,提出了基于人体生理热调节模型的动态热舒适指标的概念:即动态热舒适指标DPMV、DPPD、DPD;同时,考虑人体运动状态条件下,运动人体动态热舒适指标MDPMV、MDPPD、MDPD,其理论丰富和完善了现有的人体热舒适理论体系。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU831.8

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【引证文献】
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1 王志全;空调硬座客车车厢内部热舒适性研究[D];兰州交通大学;2012年
【参考文献】
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【同被引文献】
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