室内污染物换气过程的数值模拟

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1、室内污染物换气过程的数值模拟.L.编辑。摘要：利用计算流体力学（CFD）方法模拟了不同通风方式和不同送风速度下室内污染物的浓度分布。模拟和分析结果表明，适当的送风速度可以有效的降低室内污染物的浓度；通风方式应与污染源的位置相适应，异侧送回风对污染物的排出比较有利。关键词：室内污染物数值模拟通风方式Abstract:Theconcentrationdistributionofindoorpollutantunderdifferentventilationpatternsanddifferentvelocityofsupplyingu

2、latedusingthemethodofputationalfluiddynamics(CFD).Theresultofthesimulationandanalysisindicatethat:theconcentrationofindoorpollutantcanbereducedeffectivelyusingsuitablevelocityofsupplyingoreover,supplyingandreturningdifferentsidesisgoodforventingpollutant.Keyericalsimu

3、lation,ventilationpattern　　0引言　　室内空间存在着各种污染物，这些物质直接关系到室内空气品质，对人体健康和舒适性有着重要的影响。污染源空间分布、污染物释放强度、气流组织是影响室内污染物分布的主要因素，其中气流组织的状况决定着室内空气的温度、相对湿度和洁净度是否满足工作、生活、生产和科学试验对内部空气环境的要求，因此空调房间的气流组织是空调设计的重要内容。有效地组织通风气流对于控制室内空气污染物水平，改善室内空气品质，实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义[1]。　　本文利用CFD技术[2]，建立相应

4、的物理和数学模型，对室内污染物的浓度分布进行数值模拟；并对计算结果进行了处理，对处理结果进行分析和比较，探求快速疏散和排出室内污染物的合理气流组织方法。　　1数学模型　　1.1物理模型的建立　　本文采用的房间模型，布置一个送风口和一个回风口，尺寸均为，见图1。送风口位于侧墙下部，送风速度为1，回风口位于房间的顶部。在房间正中有一柱形物体，尺寸为。柱体顶部有一个污染源，散发速度为1.0。　　　　图1数值模拟模型示意图　　Fig.1Themodelofnumericalsimulation　　1.2数学模型的建立　　湍流流动采用模型，

5、其控制方程可统一写为通用的输运方程形式：　　（1）　　式中为通用因变量，分别表示动量方程中的速度u,v,ann条件处理[4]。　　基于以上的模型和边界条件，采用有限容积法离散控制方程，网格采用基于直角坐标的均匀网格。对流项和扩散项采用混合格式离散，速度和压力的耦合采用SIMPLE算法进行求解，动量方程采用交错网格系统。求解方法采用交替扫描的三对角解法(TDMA)。　　2模拟结果分析与讨论　　本文模拟以甲醛为代表的室内污染物的稳态浓度分布。假设仅柱形物体的顶部置有污染物释放源，释放强度为常数：1.0，其它壁面无甲醛释放。为便于计算将

6、实际污染源转化为离壁距离很小（100mm）的空气层中的源项，即，假设该空气层中存在污染源，其释放量等于实际污染源的释放量[5]。　　2.1模拟结果分析　　　　（a）y=0.5m处x-z断面的速度场　　（b）x=1.5m处y-z断面的速度场　　　　（c）z=0.35m处x-y断面的速度场　　（d）y=1.5m处x-z断面的浓度场　　图2下侧进上侧出通风房间的室内流场和浓度场　　示意图　　Fig.2Thefloofthedo/s时的浓度场　　　　(b)送风速度为3m/s时的浓度场　　图3不同送风速度条件下房间中心平面(y=1.5m)的

7、浓度场分布　　Fig.3Theconcentrationdistributionofcentralsectionofventilationroom(y=1.5m)underdifferentvelocityofsupplying-3.0m区域内，当送风速度为0.5m/s时，污染物的浓度达到0.006，而当送风速度增大，为1m/s、3m/s时，污染物浓度小于0.006的区域明显扩大；而在房间右半部0.8m-3.0m污染物高浓度区域内，随着送风速度的增大，该区域污染物的浓度由高向低变化。从图4可以看出随着送风速度的增大，室内污染物的平

8、均浓度逐渐下降，坡度也逐渐变缓，可以得出适当的增大送风速度可以有效降低室内污染物的平均浓度。以上表明在空调送风不含污染物的条件下，增大送风速度可以有效降低室内污染物的浓度。所以，采用自然通风或全新风的通风方式，并增大送风速度，可以达到有效的排污效果