室内空气环境VOCs浓度场的CFD仿真分析

论文摘要

近几年来,随着计算机大容量化和高速度化以及计算流体力学(CFD, Computational Fluid Dynamics)的发展,CFD技术在暖通领域得到广泛的应用,用CFD技术模拟预测室内空调系统的气流组织、热舒适性以及优化设计方案成为可能。但目前,我国对室内空气环境VOCs浓度场的CFD模拟分析比较少。因此,本文出于这一目的,结合某实验室现状,利用Fluent公司推出的专业软件Airpak2.1对某实验室内正丁醇的浓度场开展了模拟研究,并与实际监测值进行对比,验证CFD技术在室内空气污染物浓度场模拟的可行性。以期研究结果能对实际室内污染物的控制决策具有指导价值。本文首先对CFD计算原理和方法从数学理论的角度进行了全面阐述,并在此基础上,确定了该技术应用于室内空气污染物浓度场模拟研究的可行性;基于此方法,在随后的几个章节中本文作者结合某木业公司喷漆房实际情况,对该喷漆房内的甲苯的浓度进行了CFD模拟。本文的具体内容如下:1.对上海师范大学某大气污染控制实验内的正丁醇浓度场进行了CFD数值模拟,并进行现场监测,将模拟所得结果与实验测试结果作对比,结果表明,CFD模拟结果与实际监测结果吻合良好,利用CFD方法模拟计算室内空气环境VOCs浓度场是可行的,准确的。2.固定排风量,利用CFD技术对不同污染源位置条件下某喷漆房内甲苯的浓度分布进行CFD模拟,研究结果表明,污染源位于B点时,喷漆房内人体呼吸带水平断面上甲苯的平均浓度值最低,对人体的伤害最小。确定B点为污染源的最佳放置点。3.根据模拟结果,在污染源位置固定为B点不变的情况下,进一步改变喷漆房内送风量和排风量,利用CFD技术模拟不同送风量和排风量条件下喷漆房内甲苯的浓度分布状况,结果表明,适量增加排风量能有效的改善喷漆房内甲苯的分布状况,排风量和送风量分别取2800m3/h和1300m3/h时,人体呼吸带水平断面上甲苯的浓度值最低,为最优组合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 室内空气环境的研究领域与方法
• 1.2.1 室内气流组织的研究
• 1.2.2 室内空气环境中污染物的控制
• 1.3 CFD 方法在室内空气环境研究中的应用
• 1.3.1 CFD 技术在室内空气环境中的研究进展
• 1.3.2 室内空气环境 CFD 模拟的国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容及采用的技术路线
• 1.4.1 课题研究的内容
• 1.4.2 课题拟采用的技术路线
• 第二章 CFD 基础理论与方法
• 2.1 CFD 简介及其发展进程
• 2.1.1 CFD 简介
• 2.1.2 CFD 的发展
• 2.2 CFD 软件结构及求解过程
• 2.2.1 CFD 软件的一般结构
• 2.2.2 CFD 软件的求解过程
• 2.3 CFD 软件介绍
• 2.3.1 各种 CFD 软件的简单介绍
• 2.3.2 Airpak2.1 软件介绍
• 第三章 某实验室内正丁醇浓度场的 CFD 模拟及验证
• 3.1 实验室概况
• 3.2 CFD 模拟的内容和目的
• 3.3 物理模型建立和各参数的设定
• 3.4 假设条件及数学模型
• 3.4.1 假设条件
• 3.4.2 控制方程组
• 3.5 网格生成及求解过程
• 3.5.1 生成网格
• 3.5.2 控制方程的处理方法
• 3.5.3 计算方法
• 3.5.4 因变量的分布假设及收敛原则
• 3.6 模拟结果后处理及分析
• 3.6.1 速度场分析（气流组织分析）
• 3.6.2 污染物浓度场分析
• 3.6.3 原因分析
• 3.7 实验室内正丁醇浓度场 CFD 模拟的实验验证
• 3.7.1 测试目的和内容
• 3.7.2 实测结果与仿真结果的比较
• 3.8 本章小结
• 第四章 某喷漆房内甲苯浓度场的 CFD 模拟应用
• 4.1 喷漆房概况
• 4.2 计算结果分析
• 4.2.1 不同污染源位置条件下甲苯的浓度分布分析
• 4.2.2 不同送风量和排风量对室内甲苯的浓度分布影响分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的研究成果