室內(nèi)污染物換氣過(guò)程-數(shù)值模擬

1、室內(nèi)污染物換氣過(guò)程-數(shù)值模擬摘要：利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法模擬了不同通風(fēng)方式和不同送風(fēng)速度下室內(nèi)污染物的濃度分布。模擬和分析結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)速度可以有效的降低室內(nèi)污染物的濃度；通風(fēng)方式應(yīng)與污染源的位置相適應(yīng)，異側(cè)送回風(fēng)對(duì)污染物的排出比較有利。 關(guān)鍵詞：室內(nèi)污染物 數(shù)值模擬 通風(fēng)方式 Abstract: The concentration distribution of indoor pollutant under different ventilation patterns and different velocity of supplying wind is simulated u

2、sing the method of computational fluid dynamics (CFD).The result of the simulation and analysis indicate that: the concentration of indoor pollutant can be reduced effectively using suitable velocity of supplying wind; the ventilation pattern should be accorded with the position of the pollutant sou

3、rce, moreover, supplying and returning wind from different sides is good for venting pollutant. Keywords: indoor pollutant; numerical simulation, ventilation pattern 0 引言室內(nèi)空間存在著各種污染物，這些物質(zhì)直接關(guān)系到室內(nèi)空氣品質(zhì)，對(duì)人體健康和舒適性有著重要的影響。污染源空間分布、污染物釋放強(qiáng)度、氣流組織是影響室內(nèi)污染物分布的主要因素，其中氣流組織的狀況決定著室內(nèi)空氣的溫度、相對(duì)濕度和潔凈度是否滿足工作、生活、生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)對(duì)內(nèi)部

4、空氣環(huán)境的要求，因此空調(diào)房間的氣流組織是空調(diào)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。有效地組織通風(fēng)氣流對(duì)于控制室內(nèi)空氣污染物水平，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)健康建筑、健康舒適性空調(diào)有著重要的意義1。本文利用CFD技術(shù)2，建立相應(yīng)的物理和數(shù)學(xué)模型，對(duì)室內(nèi)污染物的濃度分布進(jìn)行數(shù)值模擬；并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了處理，對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析和比較，探求快速疏散和排出室內(nèi)污染物的合理氣流組織方法。1 數(shù)學(xué)模型1.1 物理模型的建立本文采用，見(jiàn)圖1。送風(fēng)口位于側(cè)墻下部，送風(fēng)速度為1。柱體頂部有一個(gè)污染源，散發(fā)速度為1.0圖 1 數(shù)值模擬模型示意圖Fig.1 The model of numerical simulation1.2 數(shù)學(xué)模型的建

5、立湍流流動(dòng)采用（1）式中，湍流動(dòng)能方程中的湍流動(dòng)能；表示擴(kuò)散項(xiàng)；表示源項(xiàng)，組分方程中為和，其它壁面無(wú)甲醛釋放。為便于計(jì)算將實(shí)際污染源轉(zhuǎn)化為離壁距離很小（100mm）的空氣層中的源項(xiàng)，即，假設(shè)該空氣層中存在污染源，其釋放量等于實(shí)際污染源的釋放量2007-04-225。2.1 模擬結(jié)果分析（b）x=1.5m處y-z斷面的速度場(chǎng) （d）y=1.5m處x-z斷面的濃度場(chǎng)圖2 下側(cè)進(jìn)上側(cè)出通風(fēng)房間的室內(nèi)流場(chǎng)和濃度場(chǎng)示意圖Fig.2 The flow field and concentration field of ventilation room of the down-inlet and up-inl

6、et on different side圖2(a)中可以看出在柱形物體的左側(cè)也就是風(fēng)口正對(duì)方向，由于柱形物體的阻擋，在柱體上部卷吸形成了一個(gè)渦漩，而在柱體右側(cè)由于壓強(qiáng)降低又形成了一個(gè)渦漩，然后氣流向上流出室外。圖2(b)中可以看出由于墻壁和柱形物體的阻礙，氣流在房間的兩側(cè)形成了兩個(gè)大渦漩，形狀基本一樣，但由于采用交錯(cuò)網(wǎng)格系統(tǒng)，所以兩個(gè)渦漩并不完全相同。圖2(c)中可以看出在進(jìn)風(fēng)口的剖面上，流場(chǎng)受到柱型物體的阻礙后，兩側(cè)分流，形成了兩個(gè)較為對(duì)稱的大渦漩。圖2(d)中可以看出污染物點(diǎn)源處的濃度最高，而在流場(chǎng)形成渦漩處的濃度也較高，并且該處濃度明顯要高于渦漩周?chē)膮^(qū)域，因此圖（d）的濃度場(chǎng)的分布和圖

7、（a）的流場(chǎng)基本耦合，污染物可以迅速的排出房間。2.2 送風(fēng)速度的影響(b) 送風(fēng)速度為3m/s時(shí)的濃度場(chǎng)圖3 不同送風(fēng)速度條件下房間中心平面(y=1.5m)的濃度場(chǎng)分布Fig.3 The concentration distribution of central section of ventilation room (y=1.5m) under different velocity of supplying wind）；但在房間左半部1.1m-3.0m區(qū)域內(nèi)，當(dāng)送風(fēng)速度為0.5m/s時(shí)，污染物的濃度達(dá)到0.006的區(qū)域明顯擴(kuò)大；而在房間右半部0.8m-3.0m污染物高濃度區(qū)域內(nèi)，隨著送風(fēng)速

8、度的增大，該區(qū)域污染物的濃度由高向低變化。從圖4可以看出隨著送風(fēng)速度的增大，室內(nèi)污染物的平均濃度逐漸下降，坡度也逐漸變緩，可以得出適當(dāng)?shù)脑龃笏惋L(fēng)速度可以有效降低室內(nèi)污染物的平均濃度。以上表明在空調(diào)送風(fēng)不含污染物的條件下，增大送風(fēng)速度可以有效降低室內(nèi)污染物的濃度。所以，采用自然通風(fēng)或全新風(fēng)的通風(fēng)方式，并增大送風(fēng)速度，可以達(dá)到有效的排污效果。2.3 通風(fēng)方式的影響(b) 送風(fēng)速度為1.0m/s時(shí)的濃度場(chǎng)圖5 異側(cè)上進(jìn)下出通風(fēng)房間中心平面(y=1.5m)的流場(chǎng)和濃度場(chǎng)示意圖Fig.5 The flow field and concentration field of central section of ventilation room (y=1.5m) of the up- inlet and down-outlet on opposite side(b) 送風(fēng)速度為1.0m/s時(shí)的濃度場(chǎng)圖6 同側(cè)上進(jìn)下出通風(fēng)房間中心平面(y=1.5m)的流場(chǎng)和濃度場(chǎng)示意圖Fig.6 The flow field and concentration field of central sectio