室內(nèi)空氣溫度梯度和濕度梯度對有機(jī)污染物擴(kuò)散的耦合影響.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和生活水平的日益提高，建筑內(nèi)環(huán)境的建造和裝飾越來越奢華，但隨之而來的問題就是室內(nèi)各種材料所釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile OrganicCompoundS，VOCs)對室內(nèi)空氣的污染越來越嚴(yán)重，更有甚者會危及人們的生命安全。因而，研究和掌握室內(nèi)各種污染物的遷移和擴(kuò)散規(guī)律對改善室內(nèi)空氣質(zhì)量具有重大意義，可為工程實(shí)際提供理論依據(jù)。 室內(nèi)溫度和濕度對空氣中VOCs的擴(kuò)散均有顯著影響，但以往的研究大多局限于單一因

2、素對VOCs擴(kuò)散的影響。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗研究相結(jié)合的方法，著重研究和探討了室內(nèi)空氣溫度梯度和濕度梯度同時存在時兩者對VOCs擴(kuò)散的耦合影響。 本文以非平衡統(tǒng)計熱力學(xué)和不可逆過程熱力學(xué)理論為依據(jù)，建立了同時存在溫度梯度和濕度梯度時，考慮多浮升力和多場交叉耦合作用的情況下室內(nèi)VOCs傳遞的數(shù)學(xué)模型，對理論分析中提出的控制方程進(jìn)行了無量綱化，并用有限元法對控制方程進(jìn)行了離散和求解。 通過對大量工況的計算和分析，

3、得出了多物理場(溫度、濕度和VOCs濃度)共存時多浮升力共同作用下傳熱傳質(zhì)交叉耦合擴(kuò)散效應(yīng)的基本影響規(guī)律，展示了流場、溫度場、水蒸氣和VOCs濃度場隨熱瑞利數(shù)Ra、綜合浮力比N、劉易斯數(shù)Lec等的變化規(guī)律，探討了熱附加擴(kuò)散準(zhǔn)則數(shù)STC、擴(kuò)散附加熱準(zhǔn)則數(shù)DCT和質(zhì)附加擴(kuò)散準(zhǔn)則數(shù)GHC等耦合擴(kuò)散效應(yīng)無量綱準(zhǔn)則數(shù)對VOCs擴(kuò)散的影響。根據(jù)平衡態(tài)不可逆熱力學(xué)理論，從機(jī)理上分析無量綱索瑞特準(zhǔn)則數(shù)、杜弗爾準(zhǔn)則數(shù)和質(zhì)附加擴(kuò)散準(zhǔn)則數(shù)的正負(fù)對傳熱傳質(zhì)加強(qiáng)

4、或削弱的關(guān)系。 求解結(jié)果表明，當(dāng)溫度梯度和濕度梯度較大時，耦合擴(kuò)散效應(yīng)索瑞特效應(yīng)、杜弗爾效應(yīng)和質(zhì)擴(kuò)散效應(yīng)對VOCs分布和傳遞有著重要影響，其影響大小和趨勢與綜合浮力比N的大小密切相關(guān)。綜合浮力比N表示了VOCs濃度浮升力與熱浮升力與水蒸氣濃度浮升力之和的對比關(guān)系。在多浮升力共同驅(qū)動時，VOCs濃度浮升力可能對熱浮升力與水蒸氣濃度浮升力起加強(qiáng)或削弱作用，并可能主導(dǎo)整體流動。本文詳細(xì)分析了不同綜合浮力比N時，耦合擴(kuò)散效應(yīng)各無量綱準(zhǔn)則