热压自然通风房间内污染物浓度分布与变化规律

论文摘要

自然通风技术对建筑节能和室内空气品质的改善具有促进作用,而室内热源的作用对自然通风气流会产生重大的影响,因此研究在热压自然通风作用下室内污染物的浓度分布及变化规律显得非常紧迫和有意义。本文首先针对室内存有初始污染物、室内均匀散发污染物、室外污染源散发污染物等三种情况的污染物来源方式,采用数值模拟的方式得到了自然通风气流稳定时的室内污染物浓度分布特征。模拟结果表明,室内存在初始污染物时,室内浓度呈现了明显的分层现象;而当室内有均匀分布污染源或室外有污染源时,室内浓度没有分层现象,浓度分布的总体情况是靠近热源中心的区域浓度较低,而远离热源的区域浓度较高。热源表面温度对热压自然通风房间内浓度分布产生着重要影响,热源表面温度越高,室内无量纲平均浓度越低且污染物在室内的水平分布更均匀。同时本文利用已有的研究热压自然通风的数学模型,建立了热压自然通风房间内污染物的稀释方程,通过设置无量纲时间求解该方程得到了室内浓度随通风时间变化的表达式。根据分析可知,只有当室外来流浓度、室内污染物散发量以及开窗面积之间必须满足于一定的条件时,才能使得室内浓度满足衰减或衰减到不同水平;建筑内表面的热辐射作用对室内浓度衰减的影响不大;无因次的开窗面积和底部窗口位置对室内下区浓度衰减的影响较明显;层高较高的房间以及满足室内下区高度大于活动区高度前提下开窗面积较小的房间其置换通风的效果更显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 主要研究内容及研究方法
• 第二章 研究现状与回顾
• 2.1 热压作用的自然通风气流组织研究
• 2.2 自然通风房间内污染物浓度分布及变化规律的研究
• 2.3 目前研究中存在的问题及与本文研究内容的关系
• 第三章 热压自然通风房间内污染物浓度分布的数值模拟
• 3.1 数值模拟的理论基础
• 3.1.1 流体动力学控制方程
• 3.1.2 控制方程的离散
• 3.1.3 湍流模型
• 3.1.4 Boussinesq假设与SIMPLE算法
• 3.2 数学模型的合理性验证
• 3.3 物理模型与数值方法
• 3.4 流场的模拟结果
• 3.4.1 室内的流场
• 3.4.2 室外的流场
• 3.5 有初始污染物的室内浓度分布
• 3.5.1 有初始污染物的室内浓度分布特征
• 3.5.2 热源表面温度对有初始污染物的室内浓度分布的影响
• 3.6 有均匀分布污染源的室内浓度分布
• 3.6.1 均匀分布污染源的室内浓度分布特征
• 3.6.2 热源表面温度对均匀分布污染源的室内浓度分布的影响
• 3.7 室外散发污染物时的室内浓度分布
• 3.7.1 室外散发污染物时的室内浓度分布特征
• 3.7.2 热源表面温度对室外散发污染物时的室内浓度分布的影响
• 3.8 本章小结
• 第四章 热压自然通风房间内污染物浓度变化的解析分析
• 4.1 热压自然通风气流模型的研究背景
• 4.1.1 热压自然通风气流模型
• 4.1.2 热力分层高度
• 4.2 热压自然通风房间内污染物浓度变化的解析解
• 4.2.1 自然置换通风房间内污染物浓度表达式的推导
• 4.2.2 影响自然置换通风房间内污染物浓度变化因素的分析
• 4.3 浓度衰减的条件
• 4.3.1 室内下区浓度衰减的条件
• 4.3.2 室内平均浓度衰减的条件
• 4.4 建筑内表面热辐射作用对浓度衰减的影响
• 4.5 影响室内下区浓度衰减的因素分析
• 4.5.1 开窗面积对室内下区浓度衰减的影响
• 4.5.2 底部窗口位置对室内下区浓度衰减的影响
• 4.6 室内下区与室内平均污染物浓度衰减的差别
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢