人防地下车库射流诱导

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1、人防地下车库射流诱导通风系统气流组织的数值模拟分析与改进蔡浩  朱培根（全国人防工程内部环境与设备研究中心）摘要 结合对南京蓝天电脑人防地下车库运用射流诱导通风系统的实测，利用计算流体动力学CFD（ComputationalFluidDynamics）技术对地下车库的气流组织作了数值模拟分析，籍此提出改进的气流组织形式，并对其进一步进行模拟计算，从而确定出地下车库气流组织的改进方案。关键词 人防地下车库 射流诱导通风系统 气流组织  CFD 数值模拟1问题的提出蓝天电脑人防地下车库建筑面积为2000m2,层高2.8m，采用射流诱导通风系统组织车库内的通风。车库原有通风系统的设置见图1。图

2、中表示了射流诱导风机的相对位置和送风方向，新、排风口和汽车通道的位置。其中诱导风机风口与图中Z方向成30°角向下倾斜送风。通道1为汽车入口，通道2为汽车出口。在2001年对该地下车库的进排风量、射流诱导通风机特性、工程内速度、温湿度、CO2和CO浓度、噪声、照度等进行了测定，详细的测试结果见参考文献[1]。测试结果表明，工程内工作区的速度场和CO浓度场符合地下车库的设计要求。但是，仅通过对工作区气流速度的测试是否能够反映出通风系统的气流组织情况和通风换气效果呢？另外，CO浓度的测试由于是在车库内车流量较小的情况下进行的，那么在车流量较大时是否同样符合设计要求？带着这两个问题，笔者对车库的

3、通风系统设置进行了初步的分析和推测。如图1所示，原有的通风系统将新风口和排风口设置在工程的同一侧，而且绝大多数射流诱导风机的送风方向为Z方向。这样有可能造成新风口和排风口之间的送风气流短路，同时由于射流诱导风机所形成的送风气流的压制可能使送入工程的新风不能有效的进入另一侧的工作区。为了证实这一推测，更清楚的了解地下车库内部的气流和污染物浓度分布情况，笔者采用计算流体动力学CFD（ComputationalFluidDynamics）技术对地下车库的气流组织作了数值模拟分析。在对模拟结果进行分析的基础上，先后提出了两种可行的改进方案（见图2，图3），通过进一步的数值模拟计算和分析，从而最终

4、确定了该地下车库的气流组织改进方案。2模拟工具目前国际上已经得到广泛应用，技术相对成熟的计算流体动力学CFD（ComputationalFluidDynamics）软件主要包括：Fluent，Phoenics，Stream，Star-CD，CFX等。笔者采用专业CFD软件Airpak2.1对地下车库的气流场和污染物浓度场进行了模拟。Airpak是Fluent公司专门为暖通空调专业开发的CFD软件，可以用于模拟温度场、气流场、污染物浓度、空气龄以及PPD、PMV指标等。Airpak具有自动化的非结构化、结构化网格生成能力，采用FLUENT软件作为其核心的求解器，详细资料见参考文献[2]。3

5、最初方案的CFD模拟及计算结果分析3.1CFD模型说明笔者根据地下车库的尺寸建立模型，见图1。其中：射流诱导风机模型的风量按实测平均值933.2m3/（h.个），风口模型尺寸近似取200mm*75mm，风速为17.21m/s，风向为向下倾斜与水平方向成30°角。新风口、排风口都采用实际尺寸，皆为1250*1600mm。新风总送风量取实测值34516.8m3/h，新风口的风速为4.794m/s；排风量取实测值39596m3/h，排风口的风速为5.50m/s。为了保证整个空间的质量守恒，通道1、2都采用和周围环境保持相同静压值的风口模型。计算网格为六面体网格，采用K-ε两方程模型模拟湍流。3

6、.2CO释放量的确定及污染源模型地下停车库的汽车排放的主要有害物为：CO，HC，NOx，这三种有害物的散发量的比例大约为7：1.5：0.2，因此CO是地下停车场的主要有害物，当CO的浓度稀释到标准规定的范围以下时，足可以将其他有害物的浓度也稀释到标准规定的范围以下。因此，目前各种地下停车库通风量计算的各种方法都是以CO释放量为标准的。关于CO的释放量计算，由于地下车库的汽车类型和各种类型汽车的数量很难准确确定，现有的计算方法[3][4][5]，当选择不同的计算参数时，计算结果有很大的差别。故此，笔者采用参考文献[6]提供的实测结果作为计算CO释放量的依据。文献[6]的实测结果，地下停车库

7、汽车平均排气量为1m3/h~1.1m3/h，汽车排放CO的平均浓度为53500~55000mg/m3。本工程实例，平均停车数为100辆，因此每小时汽车排放CO的产生量为：6.05kg/h。取汽车尾气的排放温度为500℃，汽车尾气的废热为18.3KW；新风CO浓度为3mg/m3；CO最高允许浓度，设计采用100ppm（125mg/m3）。为了模拟汽车怠速运行释放的CO在空间的分布，笔者在CFD模型中均匀分布了10个体积污染源，每个污染