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下送风空调系统送风口的气流流动特性的实验与模拟研究

作　者: 王美霞
导　师: 李念平
学　校: 湖南大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 室内空气品质计算流体力学(CFD) 下送风空调系统模型实验颗粒物
分类号: TU831.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 158次
引　用: 3次
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内容摘要

一个设计良好的下送风空调系统具有改善热舒适性、通风效率和室内空气品质,减少能耗、建筑周期花费和层高等优点。尽管目前国内外已经有了许多工程实践经验,但仍存在一些问题需要解决。例如,空调负荷与空调风量计算方法的确认、热力分层理论的进一步验证以及缺乏与之相应的设计规范与标准,下送风送风口的气流特性及如何避免脚部的吹风感与冷感、室内颗粒物的二次悬浮等。本文首先总结了下送风空调系统的发展、应用范围与研究现状。对某一下送风空调系统的房间(尺寸为3m×3m×3m)在送风口气流方向与地面之间的夹角α为0°、30°、45°、60°和90°的条件下进行了数值模拟计算,分析研究了下送风空调系统送风气流方向对室内气流分布的影响,并通过实验验证了数值模拟结果的可靠性。同时对α为90°时,室内可吸入颗粒物的频数进行了测定,计算出颗粒物的表面积和质量浓度并用公式表示出粒径与频数、表面积和质量浓度的关系。进而分析了吸烟和人员活动对颗粒物粒径分布的影响。研究结果表明:(1)α等于0°、30°和45°时的室内气流流动特性类似,室内最大速度贴近地面。0°时由于贴地处速度最大,最容易吹起地面灰尘产生二次悬浮和对人体脚部产生吹风感,使人感到不舒适。α等于30°和45°时由于室内产生更多的涡流,换气效率较差。(2)α等于60°和90°时的室内气流流动特性类似,室内最大速度在房间中心处。60°时的气流比90°混合更均匀,可以减少室内温差。(3)颗粒物粒径的对数与累积频数的对数呈线性关系,累积总表面积的对数与粒径呈线性关系,累积总质量浓度的对数与粒径呈线性关系。(4)人员活动使室内空气中粒径大于等于1μm的颗粒物浓度增加,总质量浓度增加为无人员活动时的约2倍。而吸烟使室内空气中粒径小于等于1μm的颗粒物浓度增加。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 下送风空调系统的发展与应用  11-12
  1.2 下送风空调系统的特点  12-16
    1.2.1 下送风空调系统的优点  12-13
    1.2.2 下送风空调系统的应用范围  13-15
    1.2.3 下送风空调系统研究现状及存在的问题  15-16
  1.3 预测室内空气流动状况的方法  16-18
    1.3.1 射流公式法  16-17
    1.3.2 简易分区法  17
    1.3.3 数值模拟法  17-18
    1.3.4 模型实验法  18
  1.4 本文研究方法及内容  18-19
    1.4.1 研究方法  18-19
    1.4.2 研究内容  19
  1.5 课题来源  19-20
第2章室内空气流动的数值模拟方法  20-37
  2.1 概述  20-21
  2.2 湍流及其数学描述  21-29
    2.2.1 湍流流动的特征  21-22
    2.2.2 湍流的基本方程  22-23
    2.2.3 湍流的数值模拟方法  23-26
    2.2.4 湍流模型  26-29
  2.3 控制方程的离散化处理和数值计算  29-33
    2.3.1 计算区域的离散化  29-30
    2.3.2 流场数值计算的主要方法  30-33
  2.4 边界条件的应用  33-34
  2.5 网格的生成  34-35
  2.6 FLUENT 软件介绍  35-36
  2.7 本章小结  36-37
第3章送风口气流流动特性的数值模拟  37-48
  3.1 模型的建立  37-38
    3.1.1 物理模型  37
    3.1.2 网格的划分  37-38
    3.1.3 数学模型的描述  38
    3.1.4 边界条件  38
    3.1.5 残差  38
  3.2 计算的结果与分析  38-46
    3.2.1 速度矢量图  38-41
    3.2.2 横截面速度等值线图和轴心速度散点图  41-46
  3.3 本章小结  46-48
第4章 α为90°时的室内颗粒物分布特性  48-57
  4.1 研究背景与意义  48-51
    4.1.1 室内颗粒物基本概念  48-50
    4.1.2 本章的研究意义  50-51
  4.2 实验过程  51-52
    4.2.1 实验时间和地点  51
    4.2.2 实验仪器  51-52
    4.2.3 实验过程  52
  4.3 实验结果与分析  52-55
    4.3.1 室内颗粒物粒径分布的规律  52-54
    4.3.2 有人活动和无人活动的对比  54
    4.3.3 有人吸烟和无人吸烟的对比  54-55
  4.4 本章小结  55-57
第5章送风口气流流动特性的实验研究  57-62
  5.1 相似理论  57-58
  5.2 实验方法  58-59
  5.3 实验结果及分析  59-61
    5.3.1 Case1 的实验结果  59
    5.3.2 Case4 的实验结果  59-60
    5.3.3 Case5 的实验结果  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  71

下送风空调系统送风口的气流流动特性的实验与模拟研究

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