空调气流场对空气净化器循环风流的影响研究

论文摘要

随着社会的发展,人们对室内空气品质越来越重视。气体污染物是影响空气品质的重要因素,采用空气净化器去除气体污染物是改善空气品质的一种有效方法。室内流场对污染物的传播有至关重要的作用,而空调气流场与空气净化器循环风流之间会产生相互作用,进而影响到污染物的传播。本文采用实验测试和CFD数值模拟方法,研究空调气流场对空气净化器循环风流的影响。利用文献数据和实验数据对应用广泛的RNGκ-ε模型进行验证。文献验证选用一个二维受限湍流实验和一个三维室内置换通风实验;利用人工环境实验室进行实验,测试了空气净化器与空调器并用时的室内气流场与温度场分布,并做了相对应的数值模拟。采用经验证的RNGκ-ε模型模拟了多种因素下空气净化器与空调器并用时的室内气流场、温度场和污染物浓度场。研究的因素包括:净化器单独运行,净化器和空调器摆放位置,空调器送风形式,空调器供冷、供暖运行模式及污染源位置。文献算例模拟得的流场流形、速度分布、温度分布及污染物浓度分布与文献中的数据能够较好地吻合。实验测试获得了室内典型位置及典型截面上的流形分布、空气流速和温度分布,对应的模拟计结果与实验结果取得了较好的一致性,从而验证了RNGκ-ε模型模拟计算空调器与净化器并用时的室内气流场和温度场的适用性。采用经验证的RNGκ-ε模型模拟不同因素影响下的工况,得到如下结论:（1）净化器单独运行时,室内能够形成较好的循环气流,净化器送出的气流有效净化污染源之后,流回净化器回风口,起到很好的净化作用;（2）考虑了净化器与空调器2种不同的摆放位置,结果表明相对摆放时水平工作面内能形成对称循环气流,净化作用明显。空调器摆放在相邻侧墙中央时,净化气流与空调射流发生抵触,不利于净化:（3）空调器与净化器相对布置时,空调器双侧送风和格栅送风对应的室内流场均可以构成较好的循环气流,净化作用明显;（4）供暖模式下空调射流与净化器气流在房间上部抵触,不利于污染物净化;供冷模式下,净化气流与空调气流配合合理,形成良好的循环气流,净化作用优于供暖模式。（5）当地面污染源处于空调器射流和净化器回风气流的交汇位置时,能够被直接送到净化器回风口,使污染源的扩散控制在最小程度。综上所述,净化器气流应与空调气流合理搭配,形成循环气流,净化作用可达到最佳,结论可用于指导空气净化器与空调器的合理布置。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 室内空气品质问题的研究现状
• 1.2 改善室内空气品质的措施和方法
• 1.3 空气净化器
• 1.4 室内气流场对污染物传播影响的研究现状
• 1.5 课题研究内容
• 2 数值模型及求解方法
• 2.1 基本控制方程
• 2.2 湍流方程
• 2.3 控制方程的离散化
• 2.3.1 常用的离散方法
• 2.3.2 控制方程离散推导
• 2.4 壁面函数法
• 2.5 代数方程组的求解
• 2.6 小结
• 3 计算模型的文献验证
• 3.1 二维受限湍流的CFD验证
• 3.1.1 算例描述
• 3.1.2 模拟与结果分析
• 3.2 三维室内湍流的CFD验证
• 3.2.1 算例描述
• 3.2.2 模拟与结果分析
• 3.3 小结
• 4 净化器与空调器并用时室内流场实验与数值模拟
• 4.1 实验环境
• 4.2 实验仪器
• 4.3 实验方案与过程
• 4.3.1 整个流场的实测
• 4.3.2 典型截面的实测
• 4.3.3 边界条件的实测
• 4.4 CFD模拟
• 4.5 模拟结果与实验结果对比分析
• 4.5.1 典型测点的速度、温度对比
• 4.5.2 典型截面的气流流形对比
• 4.5.3 典型截面的速度对比
• 4.5.4 典型截面的温度对比
• 4.6 小结
• 5 空调气流场对空气净化器室循环风流的影响
• 5.1 净化器单独运行时气流场研究
• 5.1.1 工况描述
• 5.1.2 结果分析
• 5.2 摆放位置对室内流场的影响
• 5.2.1 工况描述
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 空调器送风形式对室内流场的影响
• 5.3.1 工况描述
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 空调器运行模式对室内流场的影响
• 5.4.1 工况描述
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 污染源位置对室内流场的影响
• 5.5.1 工况描述
• 5.5.2 结果分析
• 5.6 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢