曲率效应对圆柱贴附通风模式气流组织特性影响的研究

发布时间：2020-07-16 20:30

【摘要】：随着建筑技术的发展以及经济进步的需求,大空间建筑在民用与工业领域中不断涌现。大空间建筑中运作主体为生产劳作人员或高精密器械,而人员的生产劳作品质与机器生产效率往往受到室内环境的影响。目前,常用的气流组织有混合通风、置换通风等适用于不同场合的送风方式。但是实践证明,上述送风方式在大空间中的运用中存在通风能效较低、或占用有效下部使用空间等问题。本课题组在结合建筑结构特点与研究经典射流理论的基础上,提出了一种新型的送风方式——壁面、柱面(圆柱、方柱)贴附通风模式。本文旨在探讨影响圆柱贴附射流特性的重要物理参数——曲率对圆柱贴附通风模式气流组织特性的影响进行系统研究。在本课题组前期研究基础上,(1)首先利用全尺寸实验数据验证了RSM湍流模型在研究圆柱贴附射流方面的适用性,通过数值模拟,分析了一系列不同圆柱半径(曲率)下,能够形成有效贴附的出风缝隙宽度范围,并给出了系列曲率下能够形成有效贴附的对应出风缝隙宽度范围图,这为工程实际中出风口宽度的选取提供了参考;(2)其次分析了不同出风缝隙安装高度与出风缝隙宽度对圆柱贴附通风的影响,并就单圆柱下房间尺寸与柱径大小的变化对圆柱贴附通风的影响进行了分析。研究结果表明,随着出风缝隙安装高度的增加,工作区的平均速度越来越小;随着出风缝隙宽度增加,工作区的平均速度将逐渐变大。值得注意的是,出风缝隙安装高度和缝隙宽度并不会改变射流衰减规律,仍然可以用统一的轴线速度计算公式、厚度扩展公式以及断面流量分布公式来表示,以上公式涵盖了出风缝隙安装高度、出风缝隙宽度等影响因素。房间尺寸以及圆柱柱径对射流无因次轴线速度分布规律影响较小,但是会影响工作区速度场分布,因此在设计时需要综合考虑。该研究给出了轴线风速、射流厚度扩展及断面流量计算式,并探明了房间尺寸与柱径对圆柱贴附通风的影响规律,进一步完善了圆柱贴附通风理论,为圆柱贴附通风气流组织工程设计奠定了理论基础。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83
【图文】：

大空间建筑,社会生活,歌剧院

展览馆机场航站楼（b）公共类建筑图 1.1 社会生活中普遍存在的大空间建筑19 世纪末以来，通风被引入高大空间以改良室内热湿分布状况。起初冬季寒冷工况，设备则以简单的暖风设备和风机为主，气流组织形式内气流自循环的混合通风。随着通风技术的发展，开始采用有专用风下进上出的机械通风方式，如维也纳国立歌剧院、纽约城市歌剧院以埔歌剧院与国泰电影院等。后来，随着制冷机逐步应用于空调行业，用于夏季工况，很多高大空间空调方式改为上送下回的混合通风气流混合通风的广泛应用，虽然其能一定程度处理余热余湿，布置不受室的优点；但是其[13]工作区卫生条件差与通风效率低的弊端在工程实践14]，以及某些特殊高大空间如钢厂等对排出污染物的要求，导致混合受限。

示意图,贴附射流,射流,示意图

风方式进行详细介绍。风图见图 2.1。可以看出，可以将竖直壁面贴附通风口区：射流以一定的速度从狭长条缝风口流入目标围环境流体掺混的影响，射流紧紧贴附于壁面流面面贴附区：射流主体开始逐步卷积周围环境流体轴线速度开始慢慢减小，射流断面宽度不断扩动转向区：送风射流冲击地面，地面空气逆压梯分离，射流紊流度急剧变大，速度得到迅速衰减面扩散区：射流主体沿地面向四周辐射扩散，与体流量沿运动方向增加，射流的厚度也不断增加

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西安建筑科技大学硕士学位论I 区为冲击转向区：送风射流冲击地面，地面空气逆压梯度增加直壁面分离，射流紊流度急剧变大，速度得到迅速衰减，运动。区为空气湖主流区：射流主体沿地面向四周辐射扩散，与工作交换，主体流量沿运动方向增加，射流的断面高度也不断增加区为空气湖交汇区：射流主体沿地面向四周辐射扩散，与工作交换，主体流量沿运动方向增加，射流的断面高度也不断增加

【参考文献】