室內(nèi)顆粒物行為的數(shù)值分析.pdf

1、研究室內(nèi)顆粒物的分布規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性對提高室內(nèi)空氣品質(zhì)(IAQ)、促進(jìn)室內(nèi)環(huán)境可持續(xù)健康發(fā)展有重要意義。目前，室內(nèi)顆粒物分布理論研究尚無完善理論或手段，實(shí)驗(yàn)的調(diào)查和研究結(jié)果非常有限，無系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)為IAQ控制提供科學(xué)的理論根據(jù)。自20世紀(jì)60年代以來，基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的數(shù)值模擬技術(shù)，已成為研究流體力學(xué)的理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算三大支柱領(lǐng)域之一。CFD方法可對室內(nèi)顆粒物速度場及濃度場等物理量的詳細(xì)分布情況進(jìn)行模擬和預(yù)測。

2、 本文建立了一種三維幾何模型，利用數(shù)值模擬的方法來預(yù)測室內(nèi)顆粒物分布規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡及其影響因素。本文利用CFD軟件CFX10.0，對實(shí)驗(yàn)小室氣固兩相流進(jìn)行了模擬研究，主要分四部分進(jìn)行。首先，據(jù)建筑物空間、平面布局、污染物分布狀況、空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織方式建立了合理的預(yù)測模型；其次，對實(shí)驗(yàn)小室內(nèi)的氣固稀相兩相系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，建立了三種基本的兩相流模型，即：單流體模型、雙流體模型及分散顆粒群軌跡模型；再次，基于歐拉(Euler)及

3、拉格朗日(Lagrange)兩種計(jì)算方法與三種模型，采用CFX10.0分別得到了三種模型下室內(nèi)顆粒物的濃度場等物理參數(shù)，用可視化手段顯示了三維模擬計(jì)算結(jié)果，且用動(dòng)畫演示了室內(nèi)煙氣的散發(fā)和顆粒流動(dòng)特性；最后，分析了數(shù)值計(jì)算結(jié)果，比較了其與已有的研究結(jié)果，驗(yàn)證了本文采用方法的可行性及計(jì)算結(jié)果的正確性，得出了結(jié)論。 本研究涉及了三維多相模型、數(shù)值計(jì)算、網(wǎng)格生成技術(shù)、紊流模型等方面內(nèi)容，為開展三維實(shí)驗(yàn)小室數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用進(jìn)行了有益的

4、探索。研究表明：室內(nèi)顆粒的模擬研究對預(yù)測室內(nèi)顆粒分布及運(yùn)動(dòng)軌跡具有較大的實(shí)用價(jià)值，其結(jié)果有一定的準(zhǔn)確性；Euler方法的單流體模型與Lagrange方法的分散顆粒群軌跡模型較適用于室內(nèi)稀相氣固兩相系統(tǒng)的研究；室內(nèi)顆粒物的濃度分布與室內(nèi)空氣的流動(dòng)型態(tài)密不可分，室內(nèi)污染源的散發(fā)與顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡均受室內(nèi)氣流組織影響；在室內(nèi)介質(zhì)中，氣相受固相的影響不大，而固相受氣相的影響較大；室內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)是典型的湍流，湍動(dòng)能最大值出現(xiàn)在速度發(fā)生突變處，如射流的