船舶病房内气流分布的数值模拟

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研究船舶病房内气流组织的分布形式和可吸入颗粒污染物的运动分布特性对提高船舶病房内热舒适性、改善病房内空气品质、保护船舶伤员的健康状况以及控制传染疾病的船舶具有重大的意义。对于长期卧躺于病房内的伤员来说,从人体的呼吸、说话及咳嗽等行为都会从口鼻散发气溶胶颗粒物,这些粒子可能携带有病菌与细菌,良好的气流组织能将其尽快排出,降低带给人体的风险。本文应用CFD数值模拟的方法,对4种不同的送风方式进行数值模拟,预测病房内的气流分布形式和颗粒物浓度分布情况,为提高室内热舒适及有效控制污染物浓度提供参考。具体工作如下:首先通过实验方法,测试试验房内不同测点在不同时刻的室内颗粒污染物的浓度。通过对实验数据进行统计分析,得出室内颗粒污染物的实际分布情况。然后利用Fluent软件对实验工况进行数值模拟,将实验数据与数值模拟结果进行比较,对不同的气固两相流模型进行对比分析,以验证数值模拟的可靠性,计算结果表明,对于颗粒物分布的模拟,DPM模型中的随机轨道模型模拟值更加接近实验值。在此基础上,以某一典型船舶病房为例,在送风量一定的条件下,分别对方形布风器送风、方形散流器送风、局部孔板送风、全面孔板送风4种不同气流组织形式下的室内温度场、速度场、PMV分布、颗粒污染物分布情况进行模拟和分析,从舒适性、空气品质角度对四种布风器送风时的舱室气流分布进行了综合评价。给出了船舶病房送风方案的初步建议。最后,针对四种不同结构形式的局部孔板送风进行对比分析,给出了船舶病房采用局部孔板送风的设计建议。
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