基于场协同原理室内甲醛扩散模拟研究
发布时间：2021-11-17 00:14
人们随着室内活动时间的增加,对室内环境的舒适性和空气品质的要求也越来越高,室内甲醛含量受到人们越来越多的关注。北方寒冷地区,人们冬季常采取门窗紧闭等方式防风保温,使得室内污染物含量不断增加,危害人体身心健康。北方,目前住宅建筑冬季多采用低温地板供暖方式,办公室建筑夏季多采用中央空调机械通风方式,所以,针对冬夏季不同通风要求,本课题主要利用计算流体力学（CFD）方法模拟研究冬季民用住宅供暖房间自然通风时室内甲醛浓度以及夏季办公室空调房间内常见的通风方式下的甲醛浓度分布情况。并应用传质场协同理论优化分析污染物在室内的传质扩散过程,进而可以通过改变污染源位置、通风方式提高传质过程中速度与浓度梯度的协同性,降低污染物浓度,旨在为人们提供合理的通风建议,提高通风效果降低室内甲醛含量。首先,详细介绍了室内甲醛的来源、危害及限量标准,针对本课题研究内容,通过查阅该方向相关国内外文献,总结归纳了室内污染物释放模型确定了甲醛释放参数,确定了模拟计算中的控制方程、湍流模型及组分输运模型,并基于传热、传质类比性分析了传质场协同理论对甲醛传质扩散过程中的应用。其次,分别选取济南市某新装修的民用住宅、某高校实验...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术研究路线
山东建筑大学硕士学位论文-15-窗户210.82.1窗户310.81.8窗户410.61.5窗户510.81.2本文采用建模软件建立住宅房间三维模型，该住宅房间为坐北朝南，在该模型中，X轴正方向指向北方，Y轴正方向指向西方，Z轴正方向指向房间高度方向，由于该房间的家具布置较复杂，现对该房间进行模型简化，该民用住宅的家具具体摆设布置见图3.1。1-卧室2；2-卧室3；3-客厅；4-餐厅；5-卧室1；6-卫生间；7-厨房；8-床；9-衣柜；10-茶几；11-餐桌；12-地厨；13-吊厨；14-南窗1；15-南窗2；16-南窗3；17-东窗4；18-西窗5图3.1民用住宅的物理模型3.1.2网格的划分及无关性验证网格是流体计算域内一系列离散的点，是进行数值模拟研究的基础，计算流体力学通过将控制方程离散求得数值解。将控制方程离散的方法主要分为有限控制体积法、有限差分法和有限元法[55]。本课题主要应用CFD数值模拟方法对室内甲醛扩散进行模拟计算，采用有限控制体积法进行数值计算，首先需要进行的是对计算域的空间离散即进行网格划分，网格划分质量的好坏直接影响流体计算域内的流动、传热与传质的过程。网格的划分主要分为结构化网格和非结构化网格，结构化网格能较好地控制网格的生成
山东建筑大学硕士学位论文-17-的模型的密闭工况与自然通风工况均以527949的网格数量进行模拟分析。最终网格的划分结果如图3.3所示。图3.3住宅模型网格划分结果3.1.3模型的简化与假设本章主要采用CFD模拟方法模拟研究了密闭工况与自然通风工况的民用住宅房间内甲醛三维瞬态扩散模拟过程。但现实生活中室内的甲醛扩散过程非常复杂，室内家具的布局和人为等因素都对室内的流场有较大的影响，模拟计算软件不能将所有的干扰因素考虑在内，所以在确保极大限度的模拟准确性的前提下，很有必要对室内的甲醛扩散过程进行简化和假设。（1）室内流体为连续性介质；本课题主要对室内的空气与甲醛气体的混合物进行模拟研究，研究对象包含无数分子，且气体分子的自由程为1E-11mm，其数值为房间的特征长度的高阶无穷小，故认为房间内的空气与甲醛的混合物为连续介质[16]。（2）室内流体为不可压缩的气体；室内的气体在整个流动过程中，忽略密度的变化，将室内流体的密度看作常数，因此将室内的流体看作不可压缩流体。（3）室内气体传质扩散过程为非稳态流场；流体的流动过程随时间变化的过程为非稳态流动，相反，流体流动过程随时间不变化的为稳态流动。本章主要考虑密闭工况与自然通风工况下室内甲醛浓度随时间的变化情况，室内污染物的浓度随时间一直在变化，处于非稳态流场，故模拟过程中室内的气体流场为非稳态流常（4）忽略门缝、窗缝等渗透风，忽略室内人员、照明与烹饪等热源的散热与维护
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于室内空气质量和节能的通风策略研究[J]. 周佳佳,徐宝萍. 建筑热能通风空调. 2019(12)
[2]浅析室内环境中甲醛的危害及检测[J]. 赵莉. 中国建材科技. 2019(05)
[3]基于场协同理论的供暖房间甲醛扩散模拟研究[J]. 张浩,王倩,丛俊滋,项东. 山东建筑大学学报. 2019(05)
[4]夏季不同通风方式的房间内甲醛扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩. 洁净与空调技术. 2019(02)
[5]某置换通风房间内甲醛扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩,姚聚鹏. 洁净与空调技术. 2018(04)
[6]冬季东北地区室内甲醛扩散的数值模拟[J]. 王芳,王鹏浩,徐洪祥. 哈尔滨理工大学学报. 2018(06)
[7]冬季地板供暖房间颗粒污染物扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩,姚聚鹏. 区域供热. 2018(04)
[8]人造板甲醛释放研究进展[J]. 邹农,梁丽萍. 四川林勘设计. 2018(02)
[9]室内空气污染防治对策[J]. 雷婧,王莹. 居舍. 2017(36)
[10]新装修办公室甲醛扩散规律及净化模拟[J]. 卢蒙,郝富昌,孙丽娟. 污染防治技术. 2017(06)
博士论文
[1]基于传质法的吹吸式通风系统流场特性研究[D]. 周宇.西安建筑科技大学 2014
硕士论文
[1]空气调节对室内气体污染物扩散影响的数值模拟[D]. 孔佑方.华北水利水电大学 2018
[2]基于欧拉—拉格朗日法的室外颗粒污染物在室内的扩散研究[D]. 姚聚鹏.山东建筑大学 2018
[3]哈尔滨冬季室内甲醛分布规律模拟及分析[D]. 徐洪祥.哈尔滨理工大学 2018
[4]溶液除湿性能优化的场协同分析[D]. 王世政.北京建筑大学 2017
[5]甲醛、甲苯在无机胶凝复合涂层中的吸附扩散行为研究[D]. 朱敏.江西理工大学 2016
[6]民用单元住宅空气污染扩散数值模拟研究[D]. 李庭.哈尔滨工业大学 2015
[7]重庆地区居住建筑采暖空调期自然通风器效果研究[D]. 张晓欧.重庆大学 2014
[8]室内装饰材料甲醛释放规律的模拟及防治技术研究[D]. 舒爱霞.中南大学 2010
[9]Uron降低脲醛树脂游离甲醛含量及胶合板甲醛释放量研究[D]. 高伟.北京林业大学 2007
[10]耦合间歇通风的烘焙法去除室内有毒有害气体的研究[D]. 李静.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3499841
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术研究路线
山东建筑大学硕士学位论文-15-窗户210.82.1窗户310.81.8窗户410.61.5窗户510.81.2本文采用建模软件建立住宅房间三维模型，该住宅房间为坐北朝南，在该模型中，X轴正方向指向北方，Y轴正方向指向西方，Z轴正方向指向房间高度方向，由于该房间的家具布置较复杂，现对该房间进行模型简化，该民用住宅的家具具体摆设布置见图3.1。1-卧室2；2-卧室3；3-客厅；4-餐厅；5-卧室1；6-卫生间；7-厨房；8-床；9-衣柜；10-茶几；11-餐桌；12-地厨；13-吊厨；14-南窗1；15-南窗2；16-南窗3；17-东窗4；18-西窗5图3.1民用住宅的物理模型3.1.2网格的划分及无关性验证网格是流体计算域内一系列离散的点，是进行数值模拟研究的基础，计算流体力学通过将控制方程离散求得数值解。将控制方程离散的方法主要分为有限控制体积法、有限差分法和有限元法[55]。本课题主要应用CFD数值模拟方法对室内甲醛扩散进行模拟计算，采用有限控制体积法进行数值计算，首先需要进行的是对计算域的空间离散即进行网格划分，网格划分质量的好坏直接影响流体计算域内的流动、传热与传质的过程。网格的划分主要分为结构化网格和非结构化网格，结构化网格能较好地控制网格的生成
山东建筑大学硕士学位论文-17-的模型的密闭工况与自然通风工况均以527949的网格数量进行模拟分析。最终网格的划分结果如图3.3所示。图3.3住宅模型网格划分结果3.1.3模型的简化与假设本章主要采用CFD模拟方法模拟研究了密闭工况与自然通风工况的民用住宅房间内甲醛三维瞬态扩散模拟过程。但现实生活中室内的甲醛扩散过程非常复杂，室内家具的布局和人为等因素都对室内的流场有较大的影响，模拟计算软件不能将所有的干扰因素考虑在内，所以在确保极大限度的模拟准确性的前提下，很有必要对室内的甲醛扩散过程进行简化和假设。（1）室内流体为连续性介质；本课题主要对室内的空气与甲醛气体的混合物进行模拟研究，研究对象包含无数分子，且气体分子的自由程为1E-11mm，其数值为房间的特征长度的高阶无穷小，故认为房间内的空气与甲醛的混合物为连续介质[16]。（2）室内流体为不可压缩的气体；室内的气体在整个流动过程中，忽略密度的变化，将室内流体的密度看作常数，因此将室内的流体看作不可压缩流体。（3）室内气体传质扩散过程为非稳态流场；流体的流动过程随时间变化的过程为非稳态流动，相反，流体流动过程随时间不变化的为稳态流动。本章主要考虑密闭工况与自然通风工况下室内甲醛浓度随时间的变化情况，室内污染物的浓度随时间一直在变化，处于非稳态流场，故模拟过程中室内的气体流场为非稳态流常（4）忽略门缝、窗缝等渗透风，忽略室内人员、照明与烹饪等热源的散热与维护
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于室内空气质量和节能的通风策略研究[J]. 周佳佳,徐宝萍. 建筑热能通风空调. 2019(12)
[2]浅析室内环境中甲醛的危害及检测[J]. 赵莉. 中国建材科技. 2019(05)
[3]基于场协同理论的供暖房间甲醛扩散模拟研究[J]. 张浩,王倩,丛俊滋,项东. 山东建筑大学学报. 2019(05)
[4]夏季不同通风方式的房间内甲醛扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩. 洁净与空调技术. 2019(02)
[5]某置换通风房间内甲醛扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩,姚聚鹏. 洁净与空调技术. 2018(04)
[6]冬季东北地区室内甲醛扩散的数值模拟[J]. 王芳,王鹏浩,徐洪祥. 哈尔滨理工大学学报. 2018(06)
[7]冬季地板供暖房间颗粒污染物扩散模拟研究[J]. 王倩,张浩,姚聚鹏. 区域供热. 2018(04)
[8]人造板甲醛释放研究进展[J]. 邹农,梁丽萍. 四川林勘设计. 2018(02)
[9]室内空气污染防治对策[J]. 雷婧,王莹. 居舍. 2017(36)
[10]新装修办公室甲醛扩散规律及净化模拟[J]. 卢蒙,郝富昌,孙丽娟. 污染防治技术. 2017(06)
博士论文
[1]基于传质法的吹吸式通风系统流场特性研究[D]. 周宇.西安建筑科技大学 2014
硕士论文
[1]空气调节对室内气体污染物扩散影响的数值模拟[D]. 孔佑方.华北水利水电大学 2018
[2]基于欧拉—拉格朗日法的室外颗粒污染物在室内的扩散研究[D]. 姚聚鹏.山东建筑大学 2018
[3]哈尔滨冬季室内甲醛分布规律模拟及分析[D]. 徐洪祥.哈尔滨理工大学 2018
[4]溶液除湿性能优化的场协同分析[D]. 王世政.北京建筑大学 2017
[5]甲醛、甲苯在无机胶凝复合涂层中的吸附扩散行为研究[D]. 朱敏.江西理工大学 2016
[6]民用单元住宅空气污染扩散数值模拟研究[D]. 李庭.哈尔滨工业大学 2015
[7]重庆地区居住建筑采暖空调期自然通风器效果研究[D]. 张晓欧.重庆大学 2014
[8]室内装饰材料甲醛释放规律的模拟及防治技术研究[D]. 舒爱霞.中南大学 2010
[9]Uron降低脲醛树脂游离甲醛含量及胶合板甲醛释放量研究[D]. 高伟.北京林业大学 2007
[10]耦合间歇通风的烘焙法去除室内有毒有害气体的研究[D]. 李静.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3499841
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