贴附射流在高校建筑室内的数值研究

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改革开放以来,随着我国经济地不断发展,高校的数量逐渐增多。而随着国家对高校每年的扶持力度的加大,高校内的建筑物的数量和类型也越来越多,改变了以往高校较为单一的“火柴盒”式的建筑结构,出现了诸如圆柱形,扇形的建筑物结构。  高校教室是学生学习的主要场所,也是高校建筑物的主要形式,而高校办公室则是教室工作、休息以及上网查询的主要场所。因此研究高校教室与教师办公室内的房间内温度和热舒适性对教师和学生的身体健康、工作以及学习都有着十分重大的意义。进入室内的通风气流有两种形式:受限射流和非受限射流,而大部分为受限射流。贴附射流作为受限射流的一种形式,具有作用范围较大,速度衰减缓慢,热值交换均匀,管道布置简单,施工方便,造价低廉,易于维修管理等特点,近年来被广泛的用于高校建筑物的室内通风,并因此成为了一种传统的送风方式。因此,研究室内通风射流的贴附效应具有重要的意义。  本课题主要研究了教师办公室内以及扇形教室内贴附射流的空调通风情况。在教师办公室中,应用 FLUENT软件对其办公室的物理模型进行了三维的数值模拟,采用了RNG k-ε模型计算了该办公室内的速度矢量场与温度场。通过比较夏季与冬季空调通风的数值模拟结果,总结得出了该办公室内空调通风条件下空气的运动特性和温度分布规律。研究结果表明:在夏季工况中,上送上回方式的温度分布比侧送侧回方式温度分布均匀,且其温度不易出现较大的波动,其整体温度尤其是底板地面的温度比侧送侧回方式的温度要低,人在室内感觉会比较的舒适;而在冬季工况中,侧送侧回方式中整体的温度比上送上回方式的整体温度明显要高,故其取得的效果较好。在扇形教室中,主要研究的是送风口位置的分布对室内空调通风的影响。教室内的通风方式主要采用的是顶部天花板的贴附射流,采用了标准的k-ε模型计算了扇形教室的速度矢量场与温度场,并对结果进行深入分析。然后,根据所分析的结果,通过对原扇形教室内速度矢量场、温度场不均匀区域进行优化调节提出了三种方式改变扇形教室的送风口的位置分布,并用软件 FLUENT模拟其内部的速度矢量场以及温度场的分布,从而验证其改进模型的有效性及可靠性。其研究结果表明,由于扇形结构的特殊性,在扇形教室中不宜采用送风口位置为直线的通风方式,而应该采用送风口的位置为曲线的通风方式。且扇形教室每个截面的空间大小均不相同,如上方的截面的空间比下方截面的空间大得多。故一般在扇形教室的上方多设置送风口数量,而在下方则少设置送风口数量,这样在通风口数量一定的情况下更加有利于扇形教室室内空调通风的效果和节能措施。
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