冬季工况下碰撞射流通风空调房间室内热环境的数值研究--《东华大学》2011年硕士论文
冬季工况下碰撞射流通风空调房间室内热环境的数值研究
【摘要】：近年来随着人们生活水平的提高,冬季采用空调系统供暖的建筑迅速增加,由于目前常用的通风方式的空调气流组织一般以夏季工况为设计工况,而冬季送风热气流在浮升力作用下上升会带来系列的对热舒适性及能源利用率的影响,因此有必要对冬季空调房间气流组织形式进行研究,分析相应的人体热舒适,针对现有空调设计提出改进措施,使之能够在不影响夏季效果的同时满足冬季的使用要求。
本文在前人研究的基础上,针对碰撞射流通风系统的空调房间,分别就不同层高、不同回风方式以及不同送风口平面位置等工况进行了CFD模拟计算,对比分析这些因素对室内流场、温度场、不均匀系数及通风效率等的影响,对室内人体脚踝处平面及呼吸平面上的温度和风速沿着房间进深方向的分布以及沿着房间高度方向的分布进行了详细的分析。结果表明,当送风口平面位于空间正中间时,随着层高的增加空间平均温度下降,靠近地面的热气流喷射距离减小,骤降温差增大,并且层高较高时受远处回风口影响更加明显,当回风口为上顶回(远、近)时,受回风口影响比上侧回时明显,送风速度小时上顶回(远)时的平均通风效率较好、送风速度大时上侧回时的平均通风效率较好,上侧回时脚踝处平面和呼吸平面上温度分布均匀性优于其他两种回风方式。当送风口平面位于侧墙正中间时,脚踝处平面风速波动最小,风感较小,送风口平面位于角落时,空间平均温度高于其他两种送风口平面位置时的平均温度,三种送风口位置在人体脚踝平面及呼吸平面上风速不均匀系数和温度不均匀系数均小于1,送风口位置对风速和温度不均匀性影响较小。
【关键词】：
【学位授予单位】：东华大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TU831【目录】：
ABSTRACT6-7
主要符号表7-10
第一章 绪论10-16
1.1 课题背景10-15
1.1.1 通风方式及气流组织10-13
1.1.2 冬季空调建筑热舒适特性研究13-14
1.1.3 碰撞射流通风方式的原理和内容14-15
1.2 本文研究内容及研究方法15-16
1.2.1 研究内容15
1.2.2 研究方法15-16
第二章 数值模拟理论基础与数学模型16-27
2.1 计算流体力学及其应用16-17
2.2 流体力学控制方程17-18
2.3 控制方程的离散18-20
2.3.1 离散方法和格式18-19
2.3.2 数值算法19-20
2.4 湍流模型与其数学模型20-21
2.5 数值方法的可靠性验证21-27
2.5.1 验证对象的描述21-22
2.5.2 验证模型的描述22-23
2.5.3 数值模拟结果和实验值的比较23-27
第三章 层高对碰撞射流房间气流分布的影响27-61
3.1 本文研究模型的基本描述27-29
3.1.1 研究背景的几何结构27-28
3.1.2 模拟参数设置28-29
3.2 层高对碰撞射流通风系统房间温度场分布影响29-43
3.2.1 模拟结果29-33
3.2.2 层高对喷射距离和温度骤降幅度的影响33-43
3.3 层高对碰撞射流通风系统房间速度场分布影响43-52
3.3.1 模拟结果43-46
3.3.2 典型切面上的线段上的速度分布曲线46-52
3.4 层高对碰撞射流系统下热环境特性的分析52-59
3.4.1 各种层高空间内通风效率52-55
3.4.2 层高对风速均匀性的影响55-57
3.4.3 层高对室内温度均匀性的影响57-59
3.5 本章小结59-61
第四章 送、回风口位置对碰撞射流房间气流分布的影响61-95
4.1 各种回风口位置下的模拟描述61-62
4.1.1 研究模型61-62
4.1.2 模拟参数设置62
4.2 三种回风方式下房间气流温度场和速度场62-77
4.2.1 温度场模拟结果及分析62-69
4.2.2 速度场模拟结果及分析69-77
4.2.3 温度场及速度场分析结果小结77
4.3 三种回风方式下热环境特性分析77-81
4.3.1 三种回风方式下的通风效率77-79
4.3.2 三种回风方式下室内风速均匀性的评价79-80
4.3.3 三种回风方式下室内温度均匀性的评价80-81
4.4 不同送风口平面位置下的模拟描述81-83
4.4.1 研究模型81-82
4.4.2 模拟参数设置82-83
4.5 不同送风口平面位置下房间的气流温度场和速度场83-89
4.5.1 温度场模拟结果及分析83-86
4.5.2 速度场模拟结果及分析86-89
4.5.3 温度场及速度场分析结果小结89
4.6 不同送风口平面位置时热环境特性分析89-93
4.6.1 不同送风口平面位置下的通风效率89-91
4.6.2 不同送风口平面位置时室内风速均匀性的评价91-92
4.6.3 不同送风口平面位置时室内温度均匀性的评价92-93
4.7 本章小结93-95
第五章 结论95-96
参考文献96-98
攻读硕士学位期间发表的论文98-99
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