送风温度对置换通风房间流场影响的数值模拟

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1、第31卷第4期河北理工大学学报(自然科学版)Vo1．31No．42009年11月JournalofHebeiPQ!ytechnicUniversity(NaturalScienceEdition)Nov．2009文章编号：1674-0262(2009)04-0120-03送风温度对置换通风房间流场影响的数值模拟杨忠国，谢安国，王志涛，宋闲慧(1．黑龙江八．．．农基大学工程学院，黑龙江大庆l63319；2．辽宁科技大学材料学院，辽宁鞍山l14044)关键词：置换通风；送风温度；流场；计算流体力学摘要：为得到送风温度对置换通风房间速度场及污染物

2、浓度影响的规律，采用计算流体力学CFD软件，运用两方程湍流模型模拟不同送风温度下的房间流场。结果表明，在送风压力和其他边界条件不变的情况下，随着送风温度的降低，参考线上的速度值增大，污染物浓度减小。模拟结果对工程实际具有指导意义。中圈分类号：TU834．53文献标志码：A0引言置换通风是一种既节能又可以提高室内空气品质的一种通风方式_1]，它将新风以低速从房间底部直接送入室内，回风从房问顶部排出。它以浮升力为动力，使新鲜空气随对流气流向室内上部流动形成热羽流】，最终将整个流场分为空气品质接近新风的下部工作区和空气品质接近排风的上部空气污浊区

3、。这种通风方式与传统的混合通风方式相比较，可使室内工作区具有较高的空气品质、热舒适性和通风效率，并且噪音低，因此适用的场合极其广泛j。送风温度是置换通风空调房间的-一个重要送风参数，其大小直接影响室内温度场及污染物浓度场，因此对其研究具有深远的的意义。l置换通风房间的数学物理模型1．1物理模型的建立及简化本文的物理模型为长3，5m，宽8．5m，高3．4In的房间。室内有办公桌、犄子、电脑桌、电脑各两套，灯图1模拟房间的物理模型具6根，人员两人，送回风口各一个。房间模型见图表1边界条件类型1。房间可筒化为同尺寸长方体。办公桌、椅子、坐姿人体、

4、电脑、电脑桌、灯具和送回风口都可简化为同等大小的长方体。1．2边界条件确定人体四周采用定热流密度的方法，人头顶部为污染物质量进口边界，即把人体看做是热源和污染源的集合体。四周墙壁及顶棚按定温条件处理，空气在墙壁处的流动采用壁面条件法。由于房间内污染物种类很多，而他们的流场分布情况基本相同，所以本文只以CO作为污染物的代表。所有边界条件类型见表1。收稿日期：2009．02-20第4期杨忠国，等：送风温度对置换通风房间流场影响的数值模拟12i1．3计算所采用的假设(1)假设房间四墙无相互辐射。(2)以CO为污染物代表，其他污染物不考虑。(3)流

5、动为稳态。(4)空气按不可压缩流体计算。(5)采用Boussinesq假设，认为密度变化仅对付浮生力有影响。1．4数学模型的建立流体运动所遵循的规律是由物理学三大守恒定律’规定的，即质量守恒定律，动量守恒定律和能量守恒定律。(1)质量守恒方程(连续性方程)害+++㈩、式中、、

6、t，分别为、Y、z坐标轴上的速度。(2)动量方程++升+=瓣缸、一缸升一㈤一式中：卜广义扩散系数；S——源项。(3)能量方程a(pvh)+：++升出一pdi口U+div(AgradT)+·一+S^(⋯3)式中：A——流体的导热系数；、S^——流体的内热源；。而￡表面力

7、对流体微元体所做的功，一般可以忽略；——耗散系数。2模拟结果为得到送风温度对流场影响的普遍规律，本文选取不同位置的点作为代表对其观察，这些点所在位置分别为：A(100，100，30)B(160，750，80)C(180，450，290)D(230，500，250)。又为了得到房间内沿垂直方向的流场变化，本文选取=100，Y=100的直线为研究对象，选取送风速度为0．15m／s，得到送风温度对这些点的速度、污染物浓度的影Ⅱ向规律。结果分别见图2和图3。图2为送风温度对以上各点速度影响曲线，图3为不同送风温度下直线(=100，Y=100)的速度

8、变化曲线。图2各点温度对速度影响曲线图闰3=100Y=100温度对速度影响的曲线图122河北理工大学学报(自然科学版)第3l卷魁艇强求惫IⅢ船捌捌蛏筐oU§图4各点温度对c0浓度影响曲线图圈5=100Y：100温度对C0浓度影响的曲线图3结论(1)由图2、图3可以看出，送风温度改变时，各条曲线的宏观走势是一样的，由此可以确定送风温度的改变不会对室内速度场的宏观走向产生影响。(2)从定量结果来看，随着送风温度的降低，参考线上所包含的的各个点处的速度值有所增加，分析其原因，主要是由于随着送风温度的升高，送风温度与室内热源的温差逐渐减小，由温差所

9、产生的升浮力也逐渐减小，使得热气流的蒸腾、吸卷作用减弱，因此气流速度值也相应有所降低。(3)从图4可以看出，某点CO质量百分浓度随着送风温度的增大开始减小，随后逐渐上升，趋势基本