具有冷却壁面的下送风通风空调系统的实验与数值模拟研究

论文摘要

随着社会的发展,人们对现代建筑舒适要求的提高以及环保节能意识的增强,传统的通风模式已经不能满足人们的需要。下送风通风空调系统在改善室内空气品质和节能等方面具有明显的效果,因而受到各国研究人员和技术人员的重视。基于此,本课题对下送风通风空调系统通风特性进行了实验测试与数值模拟。本文介绍了下送风通风空调系统在国内外的研究现状、存在的问题以及仍需研究的课题,简述了下送风通风空调的原理与特性,并与传统的混合通风方式进行了比较。通过实验研究,分析了不同冷却壁面温度对有内热源的下送风通风空调系统的室内温度分布、热力分层高度、通风效率、热舒适性以及其产生的下降流的影响,为数值模拟奠定了实验基础。本文建立了单一热污染源、下送风通风空调系统的数值模拟模型,采用FLUENT软件进行模拟研究有无冷却壁面以及冷却壁面温度变化时,室内温度、速度和污染物浓度分布、热力分层高度和垂直温度梯度的变化以及冷却壁面产生的下降流的强度和影响范围。通过与实验结果进行对比,分析验证了数值模拟所得到的计算结果是可靠的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 下送风通风空调系统室内气流和温度分布的研究
• 1.2.2 下送风通风空调系统热舒适性研究
• 1.2.3 下送风通风空调系统空气品质研究
• 1.2.4 下送风通风空调系统扩大自然能利用的研究
• 1.2.5 下送风通风空调系统送风口特性的研究
• 1.2.6 下送风通风空调系统地板静压层的研究
• 1.3 本课题研究内容
• 第2章 下送风通风空调系统的特性分析
• 2.1 下送风通风空调系统简介
• 2.1.1 下送风通风空调系统原理
• 2.1.2 下送风通风空调装置分类
• 2.2 下送风通风空调系统的特点
• 2.2.1 良好的空气品质
• 2.2.2 较大的节能潜力
• 2.2.3 灵活的调节方式
• 2.2.4 方便的配合形式
• 2.2.5 在应用中存在的问题
• 2.3 热力分层高度的确定
• 2.4 下送风通风空调系统热舒适性指标及评价指标
• 2.4.1 垂直温度梯度
• 2.4.2 PMV-PPD 及PD 指标
• 2.4.3 通风效率
• 2.4.4 换气效率
• 2.5 本章小结
• 第3章 下送风通风空调系统实验装置及测试方法
• 3.1 实验装置及测试系统
• 3.1.1 下送风通风空调系统实验装置
• 3.1.2 送、排风系统及冷却壁面系统
• 3.1.3 点热源
• 3.1.4 温度和速度的测量及记录系统
• 3.2 实验条件
• 3.3 实验测试数据整理
• 3.4 实验测试误差
• 3.5 本章小节
• 第4章 冷却壁面对下送风通风空调系统特性影响的实验研究结果分析
• 4.1 冷却壁面对温度场的影响
• 4.1.1 室内垂直温度分布
• 4.1.2 室内水平温度分布
• 4.2 冷却壁面对热力分层高度的影响
• 4.3 冷却壁面对通风效率的影响
• 4.4 冷却壁面对热舒适性的影响
• 4.5 冷却壁面对其产生的下降流的影响
• 4.5.1 冷却壁面下降流的可视化
• 4.5.2 对下降流垂直温度分布的影响
• 4.5.3 对下降流水平温度分布的影响
• 4.6 下送风通风空调房间室内空气流动特性
• 4.7 本章小结
• 第5章 具有冷却壁面的下送风通风空调系统的数值模拟
• 5.1 数值计算的软件介绍
• 5.2 计算模型简介
• 5.2.1 研究对象
• 5.2.2 物理模型的建立
• 5.2.3 数学模型的建立
• 5.3 模型网格的划分及收敛
• 5.4 模型的数值模拟计算参数的设定
• 5.5 模型计算结果的分析和比较
• 5.5.1 下送风房间的温度分布
• 5.5.2 下送风房间的气流分布
• 2 浓度分布'>5.5.3 下送风房间的CO₂浓度分布
• 5.6 冷却壁面温度对下送风通风空调系统的影响
• 5.6.1 冷却壁面温度对热力分层高度的影响
• 5.6.2 冷却壁面温度对垂直温度梯度的影响
• 2 浓度的影响'>5.6.3 冷却壁面温度对CO₂浓度的影响
• 5.6.4 冷却壁面温度对其产生的下降流的影响
• 5.7 数学模型的验证
• 5.7.1 室内温度场的验证
• 5.7.2 热力分层高度的验证
• 5.7.3 垂直温度梯度的验证
• 5.8 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录