多污染源置换通风的数值模拟

【摘要】： 置换通风是一种全新的通风方式，可获得较高的空气品质和节能效果以及具有较高的通风效率。它的高效合理性和较高的热舒适性以及其节能性为其应用开辟了广阔的前景。但是目前研究尚有不足。置换通风系统在实际应用时是多污染热源并存的，而目前对有多个污染源的深入研究甚少，大多数学者都是围绕单一污染热源而展开研究的。为此提出了置换通风中多个污染热源的问题，通过对多个污染热源置换通风系统的数值模拟，研究其送风参数、热源特性等对室内流场、温度场等的影响规律。 本文在实验模型的基础上，经简化建立了有三个污染源的置换通风三维稳定传热、流动的物理模型和数学模型。流动和换热的模拟，采用K／ε模型，并在能量方程中考虑浮升力的作用，在壁面附近粘性支层中，采用壁面函数法。利用模拟软件PHOENCS，对进风速度变化、进风温度变化和室内热源的位置变化和热源表面温度及热流量变化等工况进行模拟研究。 通过数值模拟，深入研究多污染源置换通风的热力分层高度、垂直温度分布、通风效率、舒适性、节能性等问题，获得以下主要研究成果： (1)置换通风房间的热力分层高度随送风量的增大而增大、随送风温度的降低而有所降低。为避免“吹风感”，当室内热源强度在280W／m~2以下时，应控制送风速度不超过0.3m／s。为满足热力分层高度及工作区热舒适性等要求，当室内热源强度在150W／m~2以下时，应使送风温度与室内工作区温度的温差最大不超过4～5℃。 (2)热源特性对置换通风的热力分层高度、通风效率等产生影响。热源射流速度在一定范围内越大，热力分层高度越低；热源温度升高，热力分层高度下降；热源的分散性越大，热力分层高度越低；但分散到一定程度时，热力分层高度、通风效率将不受影响。对多热源的通风房间，若热源强度不超过500W／m~2，其通风效率、热力分层高度及热舒适性均能符合有关标准，可考虑采用置换通风；为获得良好的置换通 西安建筑科技大学硕士学位论文 风效果，房间热源应尽量紧凑布置。 （3）多热源与单一热源置换通风房间的热力分层高度、垂直温度分布等是不同 的。在二者热源热流量相同条件下，多热源置换通风的热力分层高度明显下降，在热 力分层高度以上区域温度和排风温度有所下降，且多热源的过渡区厚度较单一热源的 要大，因此，与单一热源相比，多热源对置换通风系统很不利。 （4）数值计算结果与实验测试值基本吻合，说明数值模拟所选用的计算模型、 设置的边界条件、计算结果等是可靠的。

【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TU834