论文摘要
本项研究首先将近年国际国内发表有关自然置换通风的经典文献中的理论公式进行归纳整理,进行了关键公式的推导,整合梳理各国学者对自然置换通风过程的理论剖析,建立清晰的脉络网格,为日后有关方面的研究提供便捷的分析思路。其次,根据实验条件,运用AIRPAK数值模拟软件建立相应的几何模型,考察室内温度场和部分区域速度场。得出室内温度分布特征,为后期奠定以下两部分工作基础:1)结合实验值论证有关室内自然置换通风超细气泡羽流模型模拟实验与实验原型之间的相似性;2)结合实验值分析影响自然置换通风室内热力分层高度的因素。再次,本项研究对超细气泡羽流模型的相似性进行具有单个浮力点源的超细气泡模型与实验原型之间的相似性论证,并与数值模拟结果比较,得出相似性成立条件,同时进行有关研究的相似性分析。最终确定两套实验方案,一为超细气泡羽流模型实验,用模拟实验来模拟分析在实际建筑中的自然置换通风过程,在模型简化的基础上进行有关热力分层高度与有效开口面积、通风量及浮力通量等参数之间的影响关系分析比较;另一个为现实工况下的自然置换通风房间实测实验,得出数据与数值模拟结果比较,以校核用数值方法模拟现实工况下的自然置换通风的准确性和可行性。得出结论如下:数值模拟计算值与实验值基本吻合,确认本项研究中所建数值模型和采用的数值计算方法可行,并通过建立数值模拟模型来分析讨论在实际建筑中的自然置换通风过程;超细气泡模型可以较好地模拟现实工况下的室内自然置换通风过程;在热力分层的边界层附近,有卷吸和反卷吸的现象出现,卷吸现象发生在热力分层之下与环境空气的接触面上,反卷吸现象发生在热力分层之上与室内空气混合部分,当顶部模拟出风口的出口面积超过屋顶面积的0.1%时,分层现象基本消失;当浮力通量为常数时,分层高度随有效通风面积的增大而升高,而通风量随热力分层高度的升高而增大,当热源强度一定时,通风量随无因次有效通风面积的增加而增大;当浮力通量为非常数时,热力分层高度随浮力通量的下降而升高,浮力通量越高,通风量越大;可通过改变热源强度及改变通风量的办法,来获得一定的热力分层高度。