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室内空气稳定性数值模拟及试验研究

作　者: 罗泓锋
导　师: 龚光彩
学　校: 湖南大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 室内空气稳定性污染物传输特性 CFD 试验研究
分类号: X51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 134次
引　用: 2次
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内容摘要

室内空气品质与热舒适是目前国内外研究的前沿与热点,但是国内外学者目前还没有就室内外气候(特别是温度分布)的相似性以及室内在一定气流组织条件(温度分布)下室内空气污染物的传播特征展开研究。本文以此为研究背景,旨在深入研究室内温度分布与稳定性及其与室内空气污染物扩散和迁移的关系。本文总结了近年来室内环境评价方法与前人的研究成果,将室内空气稳定性定义为：室内空气稳定性是指它具有的抵抗或抑制横向运动的能力或特性,并解释了室内空气垂直递减率、干空气的绝热垂直递减率等相关概念,进而阐述了室内空气稳定性的分类与判定方法,即分为稳定型,中性和不稳定型。本文采用CFD数值模拟与试验研究相结合的研究方法,首先用FLUENT软件模拟了氨气在不同的稳定性时污染物的传输特性,得出室内温度递减率与室内稳定性对室内污染物扩散有着一定内在的联系的结论。继而为进一步验证室内空气稳定性理论的正确性,本文还进行了试验研究。我们用地板辐射供冷或供热来实现室内空气温度的垂直梯度,即实现三种不同的稳定性条件,并在不同的稳定条件下释放污染烟气,观察并跟拍污染物的扩散情况。研究表明,污染物不论是水平流向还是垂直流向,不稳定型其湍流得到发展,污染物横向扩散能力强,但竖向扩散速度不及稳定型；而稳定型其湍流受到抑制,污染物难于向横向扩散,但是能更快的到达出口。中性型则介于两者之间(此处横向统称为与污染源散发方向垂直的方向)。本课题的研究将为室内气流组织及室内环境的评价、优化、控制提供新的科学基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-21
  1.1 室内环境研究背景  9-15
    1.1.1 当前室内环境现状  9-10
    1.1.2 室内环境污染物概述  10-12
    1.1.3 当前室内环境评价方法  12-15
  1.2 研究基础与前人研究成果  15-18
  1.3 本文的研究内容  18
  1.4 本文的研究方法  18-19
  1.5 本文特色与创新性成果  19-21
    1.5.1 本文特色  19
    1.5.2 创新性成果  19-21
第2章室内空气稳定性  21-27
  2.1 室内空气稳定性  21-23
    2.1.1 基本公式推导  21-22
    2.1.2 室内空气稳定性的相关概念  22-23
  2.2 室内空气稳定性的定义、判定及分类  23-25
    2.2.1 室内空气稳定性的定义及其判定  23-24
    2.2.2 室内空气稳定性的分类  24-25
  2.3 小结  25-27
第3章污染物扩散的三维数值模拟  27-56
  3.1 室内数值模拟的概述  27-28
  3.2 求解过程  28-30
  3.3 控制方程  30-35
    3.3.1 质量守恒方程  30-31
    3.3.2 动量守恒方程  31-32
    3.3.3 能量守恒方程  32-33
    3.3.4 组分质量守恒方程  33-34
    3.3.5 通用控制方程的建立  34-35
  3.4 本文模拟对象  35-36
  3.5 模拟结果讨论与分析  36-55
    3.5.1 Y=0截面浓度等值线  36-47
    3.5.2 不同直线上浓度比较  47-54
    3.5.3 模拟结果分析  54-55
  3.6 小结  55-56
第4章稳定性试验研究  56-72
  4.1 实验概况  56-60
    4.1.1 实验目的  56
    4.1.2 实验条件  56-57
    4.1.3 实验仪器  57-58
    4.1.4 实验步骤  58-60
  4.2 烟气水平方向扩散实验  60-66
    4.2.1 不稳定状态实验(case1)  60-62
    4.2.2 中性状态实验(case2)  62-63
    4.2.3 稳定状态实验(case3)  63-64
    4.2.4 三种状态对比分析(水平射流)  64-66
  4.3 烟气垂直方向扩散实验  66-70
    4.3.1 不稳定状态实验(case1)  66-67
    4.3.2 中性状态实验(case2)  67-68
    4.3.3 稳定状态实验(case3)  68-69
    4.3.4 三种状态对比分析(垂直射流)  69-70
  4.4 与CFD模拟结果的对比  70-71
  4.5 小结  71-72
第5章结论与展望  72-74
参考文献  74-77
附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文  77-78
致谢  78

室内空气稳定性数值模拟及试验研究

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