室內(nèi)密集人員人體熱邊界條件給定方法的研究.pdf

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5、在的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行C F D 數(shù)值模擬時，人體的熱邊界條件通常給定為體表溫度信息或體表熱流密度信息。這種方法大多是基于單個人體在室內(nèi)環(huán)境下的研究而得出，當(dāng)對教室、火車、飛機等人員眾多且空間狹小的環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬時，如果還沿用單個人體的熱邊界條件參數(shù)，可能會導(dǎo)致模擬計算結(jié)果的部分失真甚至是錯誤的。本文以大型商用飛機座艙環(huán)境作為室內(nèi)密集人員環(huán)境的研究載體，通過研究座艙內(nèi)人體與周圍環(huán)境的換熱，提出了一種人體熱邊界條件給定的修正方法。該方法在總結(jié)

6、前人給定人體表面恒壁溫和恒熱流條件的基礎(chǔ)上，并通過在飛機座艙試驗臺的實驗研究和數(shù)值模擬計算，發(fā)現(xiàn)密集人員環(huán)境中相鄰人體側(cè)面輻射熱量較單個人體的情況減少5 0 ％～7 5 ％。即使在單個人體的熱量交換中，身體腋下表面和大腿內(nèi)側(cè)的輻射換熱同樣偏小( 輻射換熱系數(shù)僅為2 ～3 W ／( m 2 ·℃) ，相當(dāng)于其他身體部位的5 0 ％) ，這與相鄰人體側(cè)身表面的情況具有相似性。本文選取座艙內(nèi)一排座椅的乘客為例，在實驗中分別測試了人體

7、側(cè)身間的熱羽流和體表溫度分布，以及側(cè)身體表樣本點的溫度變化；數(shù)值模擬過程中首先將文獻(xiàn)常用的單個人體的熱邊界條件參數(shù)作為計算邊界條件，分別將人體賦值為2 9 ．9 0 C 的均勻體表溫度和5 5 W ／m z 的均勻總熱流密度，比較了這兩種人體熱邊界條件給定方法所獲得的計算結(jié)果，以及基于上述密集人員環(huán)境下熱邊界修正調(diào)整后的方法所獲得的結(jié)果，并將實驗測定的人體表面溫度的結(jié)果作為評判依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，在密集人員環(huán)境下，賦值為均勻體表溫度時，無法

8、反映流場對于體表溫度分布的影響；而當(dāng)人體的熱邊界條件給定為均勻總熱流密度時，并排就坐的相鄰人體間的體表局部溫度會比實際情況高。在并排就坐的人員之間，由于人體的相互遮擋，使得人體的身體側(cè)面對周邊環(huán)境的角系數(shù)減小，輻射換熱量因而較前胸等部位要少。在保證人體的總散熱量不變的前提下，適當(dāng)減小人體側(cè)身的輻射換熱量5 0 ％～7 5 ％，稍稍增加前胸等部位的輻射與對流換熱量，得到的模擬結(jié)果無論是在人員的體表溫度分布還是人體的總散熱量，都與實際情況更