多孔介質(zhì)模型在大空間建筑氣流組織模擬中的應(yīng)用研究.pdf

1、大空間工業(yè)廠房的空調(diào)氣流組織對(duì)室內(nèi)環(huán)境有著重要的影響作用，然而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的車間內(nèi)部環(huán)境卻并不盡如人意，這表明傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式仍存在缺陷。本文以大空間造紙工業(yè)廠房為模型，采用多孔介質(zhì)模型來簡(jiǎn)化處理大空間生產(chǎn)車間的復(fù)雜設(shè)備，結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)多孔介質(zhì)模型在此類大空間建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　 本文首先簡(jiǎn)單介紹了多孔介質(zhì)的特點(diǎn)性質(zhì)，回顧了前人在大空間氣流組織模擬方面的研究工作以及目前多孔介質(zhì)的研究方向與涉及領(lǐng)域，而后明確了以理

2、論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值計(jì)算作為本文的研究方法。
　　 本文將流體流動(dòng)區(qū)域分為純流體區(qū)域和多孔介質(zhì)區(qū)域。純流體區(qū)域的流動(dòng)控制方程為流體力學(xué)已有的流體力學(xué)方程，多孔介質(zhì)區(qū)域被看作一種含有孔隙的特殊連續(xù)流體。在多孔介質(zhì)區(qū)域引入表征體元的概念并以純流體控制方程為基礎(chǔ)，采用在表征體元上進(jìn)行平均化的方法推導(dǎo)出了多孔介質(zhì)宏觀流動(dòng)方程。在此之前，首先定義了描述多孔介質(zhì)的宏觀參數(shù)孔隙率、比面、滲透系數(shù)和滲透率并介紹了以上參數(shù)的測(cè)量計(jì)算方法與模型。

3、
　　 本文以實(shí)測(cè)大空間工業(yè)廠房為原型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化后，在專業(yè)建模軟件Gambit中生成計(jì)算物理模型，采用六面體和四面體對(duì)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。Fluent計(jì)算軟件中的邊界條件和源項(xiàng)的設(shè)置均由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果獲得，并且為了便于多孔介質(zhì)模型參數(shù)設(shè)置本文將車間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備分為濕部、前干部、施膠部、后干部和卷紙部五部分，本文只針對(duì)濕部應(yīng)用多孔介質(zhì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。文中多孔介質(zhì)孔隙率采用密度法進(jìn)行計(jì)算，滲透率采用毛細(xì)管模型來確定并結(jié)合迭代法思想

4、通過迭代計(jì)算得到多孔介質(zhì)模型的最終參數(shù)。
　　 為確定所定義多孔介質(zhì)模型參數(shù)的有效性，本文模擬計(jì)算工況力求與實(shí)測(cè)生產(chǎn)車間運(yùn)行情況一致。計(jì)算得到了典型截面和典型直線上的溫度、相對(duì)濕度、速度矢量分布情況，在此基礎(chǔ)上將模擬計(jì)算所得溫度、相對(duì)濕度與實(shí)測(cè)的溫度、相對(duì)濕度進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明本文定義的參數(shù)所得計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好，可以認(rèn)為模型參數(shù)有效。比較了加載多孔介質(zhì)模型和不加載多孔介質(zhì)模型時(shí)的速度分布差異并分析了造成差異的原因