基于舰船居住舱室空气品质的层式通风优化研究

发布时间：2020-04-29 02:06

【摘要】：舰船居住舱室大多为没有舷窗的封闭舱室,舱室内空气很难与外界进行自然对流交换,而船员大多数时间是在舱室内度过的,不合理的通风方式势必会影响船员的身心健康,因此对舰船居住舱室内空气品质的研究尤为重要。本文以某舰船居住舱室为研究对象,采用计算流体力学的理论和方法,利用Fluent软件对混合通风、置换通风和层式通风三种通风方式下舱室内的气流组织进行模拟分析,并对层式通风做了进一步的优化。首先,本文建立了舰船居住舱室的物理模型,选定了数值模拟所需的计算模型,边界条件等,并验证了所选数值模型的准确性。然后,对三种通风方式在舰船居住舱室中的应用进行了模拟研究,重点分析了舱室内的速度场、温度场、甲醛浓度场、空气龄、通风效率以及热舒适性。最后,通过改变回风口位置和送风口高度、送风温度和换气次数对层式通风进行优化分析。通过三种不同通风方式的对比分析可知,层式通风在热舒适性和排污效果上均要优于其它两种通风方式,并且具有良好的节能效果。置换通风不适宜用在舰船居住舱室这类空间狭小的房间,混合通风的通风效果和节能效果均较差。通过优化分析,本文得出当回风口中心距左舱壁1.25m、送风口中心距地面1.3米、送风温度为22℃、换气次数为10次/h时,层式通风舱室内的热舒适性和排污效果达到最佳。本文的研究工作可以为舰船居住舱室通风系统的设计和优化提供一些参考和依据。
【图文】：

原理图,置换通风,原理图

因此室内工作区的空气品质较差，通风效率低。要使室内空气混合均匀，送风必须有较高的风速，因此风机功率大，能耗高。置换通风[8]是将送风气流以较低的风速和温度由房间底部送入室内，送入室内的新鲜空气在地面附近形成一层较薄的空气湖，地面附近的新鲜空气在遇到室内热源后吸收热量，受浮升力的作用被卷吸到房间的上部，由房间上部的回风口排出，带走房间的热量同时排出污染物。采用置换通风的房间内空气分为两层，上部紊流区和下部的单向流区。上部紊流区的温度场比较均匀，温度高，污染物浓度大。从房间下部送入的新鲜空气不断吸收房间内的热量上升，，形成近乎单向的上升气流，房间下部空气的温度低、污染物浓度低，但温度梯度大。置换通风的通风效率高于混合通风，但送风动量低，只能用于夏季制冷。置换通风原理图如图 1-1 所示。层式通风[9]是为了解决高温空调的舒适性问题而提出的一种新型通风方式。层式通风通过位于侧墙且略高于人体呼吸区的风口将新鲜空气直接送达人体呼吸区，人体的呼吸区域会形成一层新鲜的空气层，这个高度的送风能够及时将人体工作区的余热、余湿和污染物带到室内的非工作区，然后排出室外。室内工作区的空气品质好，同时不会有过大的头脚温差。上部未利用的非工作区温度高于下部工作区，避免了能量的浪费。层式通风原理图如图 1-2 所示。由于送风直接抵达人员的呼吸

原理图,原理图,房间

因此室内工作区的空气品质较差，通风效率低。要使室内空气混合均匀，送风必须有较高的风速，因此风机功率大，能耗高。置换通风[8]是将送风气流以较低的风速和温度由房间底部送入室内，送入室内的新鲜空气在地面附近形成一层较薄的空气湖，地面附近的新鲜空气在遇到室内热源后吸收热量，受浮升力的作用被卷吸到房间的上部，由房间上部的回风口排出，带走房间的热量同时排出污染物。采用置换通风的房间内空气分为两层，上部紊流区和下部的单向流区。上部紊流区的温度场比较均匀，温度高，污染物浓度大。从房间下部送入的新鲜空气不断吸收房间内的热量上升，形成近乎单向的上升气流，房间下部空气的温度低、污染物浓度低，但温度梯度大。置换通风的通风效率高于混合通风，但送风动量低，只能用于夏季制冷。置换通风原理图如图 1-1 所示。层式通风[9]是为了解决高温空调的舒适性问题而提出的一种新型通风方式。层式通风通过位于侧墙且略高于人体呼吸区的风口将新鲜空气直接送达人体呼吸区，人体的呼吸区域会形成一层新鲜的空气层，这个高度的送风能够及时将人体工作区的余热、余湿和污染物带到室内的非工作区，然后排出室外。室内工作区的空气品质好，同时不会有过大的头脚温差。上部未利用的非工作区温度高于下部工作区，避免了能量的浪费。层式通风原理图如图 1-2 所示。由于送风直接抵达人员的呼吸
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.7

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