置换通风气流分层特性的数值模拟

【摘要】：置换通风作为一种新型的通风方式,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,对它的研究还刚刚起步,离全面的应用还有诸多的问题需要解决。 本文以我国室外条件为背景,在国内外已有研究成果的基础上,利用CFD对置换通风气流分层特性进行了数值模拟研究,内容主要包括:热源、围护结构、房间高度等因素对房间气流分层特性的影响,湿度分层特性,污染物浓度分层特性及其影响因素。 由于目前对置换通风的试验研究很少,为了验证本文模拟结果,本文采用法国LET实验室所做实验为物理模型为基础,对比模拟与其实验结果,并将其用于其它工况模拟。数值模拟采用室内零方程模型和SIMPLE算法,为了减少网格节省计算时间对房间进行对称处理只计算一半房间。 通过对数值模拟结果进行分析,热源位置不影响整个房间温度场的均匀性;围护结构热流的大小,不影响置换通风的分层特性,也不影响温跃层的高度,而仅仅影响了室内空气的温度值,且其影响主要存在于房间的上部区域:房间高度的改变对温跃层高度和温度梯度的影响不大,房间越高,置换通风系统的性能就越能得到充分的发挥,置换通风更适用于高大空间; 在置换通风房间中,空间的湿度也同样存在层状梯度分布,对于热湿同源的情况,随着热源负荷的增大,房间的含湿量和相对湿度分布梯度相应增大,置换通风系统的这一特性,使之适合于散湿量大且热湿同源的场合。 置换通风中污染物浓度同样存在分层现象,对于热污同体的污染源,热源形成的羽流场直接把污染物携带进入上部区域,在工作区扩散的机会很小,只要彼此相隔一定的距离,相互之间浓度场的影响就较小。