室內(nèi)超細懸浮顆粒模型及算法研究.pdf

1、湖南大學博士學位論文室內(nèi)超細懸浮顆粒模型及算法研究姓名：李孔清申請學位級別：博士專業(yè)：供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程指導教師：龔光彩湯廣發(fā)20070106博士學位論文了一個半經(jīng)驗的分析方法，并用拉格朗日法計算的結(jié)果對其進行了驗證。此外，為了更準確地模擬出顆粒的流動規(guī)律，對常用的濕度模擬控制方程組進行了修正。在水蒸汽能量方程中增加了擴散能量源項和反映蒸汽在顆粒表面進行凝結(jié)，發(fā)生相變時的潛熱轉(zhuǎn)移量，使之更能準確模擬出溫度場，從而問接地準確計算

2、顆粒的熱泳遷移速度和顆粒在固體表面的沉積量。第4主要是在前幾章的理論基礎上，采用數(shù)值模擬方法計算了多種氣流組織條件下的室內(nèi)空氣流動及超細懸浮顆粒的分布。主要包括上送風，兩側(cè)回風、全頂棚送風兩側(cè)回風、上側(cè)送風，同側(cè)上回風、上側(cè)送風，異側(cè)下回風四種常見氣流組織形式下的懸浮顆粒分布及其特征。通過與小滑移模型、商業(yè)計算流體軟件Fluent提供的混合物模型(Mixture)、歐拉模型(ElueO以及拉格朗日隨機軌道模型研究模擬結(jié)果與實驗值(包括他

3、人的實驗數(shù)據(jù)和本人課題組的數(shù)據(jù))對本文模型模擬的結(jié)果進行了驗證。數(shù)值模擬結(jié)果比較準確地再現(xiàn)了流場的運動特征、溫度分布特征以及顆粒在漉場中的運動特性，對氣沆組織的設計提供了參考依據(jù)。通過對超細顆粒物在等溫及近壁面附近受熱泳力作用下的運動特征進行的研究，考察了不同溫差下顆粒所受到的熱泳力對顆粒附集于壁面的影響，得出了溫度場的變化對超細懸浮顆粒的分布影響規(guī)律。第5章提出了新的顆粒沉降計算公式。新的顆粒沉降計算公式認為超細顆粒在壁面沉降的主要機

4、理是梯度擴散。本章提出的沉降計算公式是建立在梯度擴散模型的基礎之上，同時結(jié)合了自由滑翔模型和湍泳模型兩種模型。該方法采納了自由滑翔模型中自由滑翔距離這一觀點，但是舍棄了Friediander等人使用的初始滑翔速度這一概念。在粘性子層區(qū)域內(nèi)，顆粒的渦擴散系數(shù)使用了湍泳模型的顆粒渦擴散計算公式，但是利用了DNS模擬得出的壁面法向脈動速度分布擬合式，代替了求解復雜的顆粒動量方程。第6章主要探討隨機軌道模型算法方面的一些基礎問題。在超細顆粒拉格

5、朗日隨機軌道模型模擬方法中，本文結(jié)合室內(nèi)超細顆粒的特點，給出了一些常用數(shù)值積分方法的時間步長選取判據(jù)，以及邊界條件的處理方面提出了計算顆粒物與壁面發(fā)生碰撞時是否發(fā)生反彈的臨界速度計算式。此外還應用該方法對超細顆粒的受力進行了計算。分析比較了顆粒在運動過程中Magnuss力與Saffman力等力的數(shù)量級及其取舍問題。第7章對全文作了總結(jié)和未來在該方夏要做的研究作了展望。關鍵詞：數(shù)值模擬；顆粒模型；隨機軌道模型；湍流模型；V2F模型；超細懸