基于传质法的吹吸式通风系统流场特性研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:liongliong533
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随着经济的快速发展,工业建筑室内污染控制问题日益突出,高效能的通风技术是实现节能减排、改善工人操作环境与减少大气污染的重要途径。吹吸式通风系统是一种有效的通风方式。由于污染源种类众多、污染源性质各异,吹吸式通风系统设计时并不针对某种具体污染物,而是假定污染物由射流控制和输运,认为控制了气流即控制了污染物,因此吹吸式通风系统的基本性能是指对流场的控制性能,改善基本性能是通过改变吹吸流场特性来完善的。射流特性对吹吸流场特性影响重大,而射流出射条件如速度大小、速度分布形式以及湍流参数等因素都会影响射流特性。另外建筑的空间形式、障碍物等受限条件也会对吹吸流场特性产生重要影响。对于这些参数的影响,现有的方法通常是依靠实验和数值计算来获得不同参数下的速度场、温度场等并对这些参数进行优化。为了提高吹吸式通风系统的基本性能、降低能耗,研究结果有待于在物理机制及理论上深入地研究与探讨。要提高吹吸式通风系统的基本性能、降低能耗,需要降低周边环境空气的卷入量,而通常吹风口送风气流与环境空气是相同的介质,为揭示送风气流与环境空气共同作用下的流场特性,文中提出了标识不同来源同质流体的方法一一传质法;采用射流经典实验曲线和分析解对传质法进行了验证,证实了标识不同来源同质流体的传质法的有效性;并给出了传质法的应用实例。射流特性是影响吹吸流场特性的重要因素。基于传质法通过数值模拟的方法得到了射流出射速度大小、速度分布形式以及湍流参数对射流掺混、卷吸特性的影响,通过场协同理论对这些影响因素进行了理论分析,揭示了射流流场传质强化或弱化的方向。提出吹吸式通风系统性能系数指标来评估吹吸式通风系统的基本性能。基于传质法通过数值模拟的方法得到了吹吸式通风系统中送风口速度大小、速度分布、湍流参数以及送风口尺寸等因素对送风气流与环境空气的掺混、卷吸特性、系统基本性能系数和能耗的影响,通过场协同理论对这些影响因素进行了理论分析,得到了吹吸流场传质弱化的规律性认识,为指导吹吸式通风系统的设计提供了理论依据。障碍物会对吹吸式通风系统流场特性产生重要影响。障碍物的存在使射流发生偏转,可能使射流逃逸,影响吹吸式通风系统的基本性能;另外绕流障碍物后,障碍物周围和尾部会产生回流区,污染物一旦进入容易堆积,在实际应用中要避免将污染源放置在回流区内以及操作工人应尽量减少在此区域作业。基于传质法通过实验与数值模拟的方法,研究了障碍物位置以及障碍物尺寸对吹吸流场特性、吹吸式通风系统基本性能系数等的影响,得到了障碍物位置与障碍物尺寸对吹吸式通风系统基本性能系数、障碍物后低速区、回流区影响的规律;给出了障碍物后低速区长度、回流区长度的拟合关系式,为工程应用提供一定的参考。
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