《室内空气流动数值模拟》07.pdf

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1、室内空气流动数室内空气流动数值模拟值模拟赵彬李先庭清华大学建筑学院建筑技术科学系2005年1第七章第七章室内颗粒运动和分布室内颗粒运动和分布的数值模拟的数值模拟2B意义：JIAQ：人体健康J生物污染：恐怖袭击，急性传染病J工艺洁净：精密仪器加工，手术室等3本章内容本章内容室内颗粒运动模拟概述室内颗粒运动模拟概述7.17.1室内颗粒浓度模拟的集总参数法室内颗粒浓度模拟的集总参数法7.27.2室内颗粒分布模拟的区域模型室内颗粒分布模拟的区域模型7.37.3室内颗粒运动模拟的轨道模型室内颗粒运动模拟的轨道模型7.47.4室内颗粒分布模拟的滑移通量模型室内颗粒分布模拟的滑

2、移通量模型4模拟颗粒运动和分布的常用模拟颗粒运动和分布的常用方法概述方法概述B集总参数法J室内颗粒浓度均匀一致J简单易用，适于长时间动态分析C5B区域模型J可得到简单的颗粒浓度分布信息J简单易用，适合长时间动态分析CiCj6BCFD模拟J可得颗粒运动或分布的详细信息J耗时，计算代价昂贵，长时间动态分析不适用7CFD模拟B轨道模型J计算颗粒运动轨道（Lagrangian坐标）J适于稀疏相颗粒BEuler模型J颗粒看作拟流体，和流体相互相渗透为一体J最简单：单流体模型J最复杂：双流体模型，考虑宏观的颗粒粘性等J考虑颗粒滑移特性：滑移通量模型……87.17.1室内颗粒浓

3、度模室内颗粒浓度模拟的集总参数法拟的集总参数法97.1.17.1.1基于单流体模型的集基于单流体模型的集总参数法总参数法B单流体模型的概念J颗粒只是空气组分，与其它空气组分一样以相同速率扩散（扩散平衡）J颗粒与空气之间无滑移（动量平衡）J热量传递（能量平衡）J颗粒与其它空气输运的微量组分一样10B集总参数法J室内颗粒浓度均匀一致J建立颗粒质量的平衡方程模拟室内颗粒浓度室内颗粒浓度变化量＝单位时间进入室内颗粒浓度－单位时间离开室内颗粒浓度＋单位时间发尘量11dCV=dt[SnVC(1-h)+(1-S)nVC(1-h)]-nVC+Gr0nV:房间体积C:房间颗粒浓度n

4、:通风换气次数S:回风比h:回风过滤效率rh:新风过滤效率nC:新风颗粒浓度0G:室内颗粒发生量12B适用条件J稀疏相颗粒J极小极轻颗粒，与空气滑移可忽略B应用范围J洁净室设计计算J……13147.1.27.1.2考虑颗粒运动特性的考虑颗粒运动特性的集总参数法集总参数法B颗粒运动特性J沉降J二次悬浮J其它作用：热泳，电泳等15新风过滤器新风送风排风渗风沉降回风过滤器回风源二次悬浮dCV=dtaPVC+n(1-h)VC+RLA-(a+n)VC-KVC-hnVC+Gooflfliirria:渗风换气次数；P:穿透过滤效率h:送风过滤效率R:二次悬浮率；L:地面颗粒载荷

5、；A:二次悬浮面积flflK:颗粒沉降率16B适用条件J稀疏相颗粒B应用范围J室内颗粒变化（动态）J室内外颗粒浓度关系J……17基准值a=0.11K=0.926.0R=2.75E-5P=0.99g.m-325.0μ/24.023.0室内颗粒浓度22.021.020.0036912151821242730333639424548时间/h187.27.2室内颗粒分布模室内颗粒分布模拟的区域模型拟的区域模型19J把每个房间划分为有限的不同区域(zone)，每个区域内的空气物理参数如温度，湿度，污染物浓度均匀一致J每个区域满足空气质量流量、组分质量、能量的平衡，建立相应的

6、平衡方程求解每个区域的空气参数J区域之间的流量计算通过辅助手段获得：区域间压差或流动关系来计算dC··Vi=VC-VC+SCiiånb-inb-iåi-nbidtnb-inb-iCjdC(t)/dt=A(t)C(t)+DC+Eu020新区域模型下的室内颗粒浓度分布模拟B分区B区域间流量计算B建立颗粒质量平衡方程B求解方程211.1.分区分区：：基于空气龄的新分区方法基于空气龄的新分区方法InletWindowX3m4Z1OutletY32.4m2XY222.区域间流量计算：基于CFD计算结果vvV=v×ndS=Udydz+Vdxdz+Wdxdzi-jòòòòòòò

7、Si-jSUSVSW=åU´Yv´Zw+åV´Xu´Zw+åW´Xu´YvSUSVSW233.3.建立颗粒质量平衡方程建立颗粒质量平衡方程dC··iVi=åVnb-iCnb-i-åVi-nbCi+Sdtnb-inb-iS:广义源项，包括颗粒发生、沉降、二次悬浮等24单房间单系统SupplyairFreshairFilter1Filter2RoomReturnair[V&(1-h)C+V&C](1-h)n10rj2C=sV&+V&nr25dC(t)/dt=A(t)C(t)+DC0+EuA=A0+A1+A2V&·éa11a12a13......a1Nùåi-jVêúj

8、-iaaa