基于光学衰减原理的热羽流盐水模型实验研究
发布时间：2022-01-10 22:09
自然通风利用热压或者风压,将室外新鲜空气引入室内,提高室内空气品质,同时实现建筑的被动节能,近年来这项技术越来越受到人们的关注。利用盐水实验研究自然通风,为了确定建筑空间内密度分布,本文基于相似原理以及光学衰减原理,利用流场内密度与光照强度的对比关系,提出通过图像灰度确定流场内密度分布特征的测试方法。采用这种实验方法,分别模拟有无热源下的置换流动和混合流动。此外,考虑羽流虚拟源点位置的影响,介绍了在密闭空间中淡水和浮力流体之间形成的分层界面的动力学行为,通过盐水实验确定纯羽流条件下卷吸系数,并利用有内热源条件下置换流动实验进行了验证。同样对纯射流的卷吸系数进行了实验测试。通过实验研究得到以下结论:（1）对于无热源条件下的置换流动,在给定的几何尺寸和初始浮力通量,清空时间由进出口有效面积A*确定,而A*主要由较小的开口面积决定。在单一热羽流作用下的置换流动随着有效风口面积的增加,热分层高度增加,且热分层区内的密度降低。（2）在有固定热羽流条件下进行了混合流动实验,确定流量修正系数ε等于2.21,该系数与开口大小和盐水密度无关,表示固定浮力通量与...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000-2016年全国建筑碳排放状况
第一章绪论3图1.2自然通风应用场所热压自然通风作为自然通风的主要形式，对室内人员舒适性以及室内气流特性等都具有重要影响。合理的自然通风不仅能使室内热湿环境满足室内舒适条件，既有利于人的生理和心理健康，是符合节能减排的可持续发展策略[12]。因此，我们应当加强对自然通风技术的研究，重视它的推广和应用。1.2国内外研究现状国内外关于热压自然通风流动机制的已有许多研究，研究的主要方式为理论分析[13-16]，CFD数值模拟[17-21]以及实验模拟研究[22-26]，通过这三种主要方法研究室内的自然通风流动。1.2.1理论分析国内外研究学者通过对自然通风的稳态过程及瞬态过程进行理论分析，从而了解通风过程中的流场变化。针对自然通风的分析模型，学者们通过简单数学模型、区域模型和网格模型等多种理论模型研究了自然通风的流动问题。Morton，Taylor和Turner等[13]人提出了自然通风流动过程中的卷吸数学模型，其中热源的流动的影响被视为湍流羽流，该模型简称为MTT模型。随后，Baines和Turner[14]提出最早的“fillingbox”模型，并对其进行详细描述，Worster
Ｐ停和ü?谇逅?屑尤胙嗡?芤海?嗡?谇逅?性硕??捎谇逅?与盐水之间的浓度差，在重力的作用下产生类似热羽流的流动，通过模型内盐水浓度的分布模拟实际建筑内的温度，清水模拟建筑周围环境流体的温度。该方法已被广泛接受，国内外学者[13,14,16,40,41]通过该方式进行了大量的实验研究。氢气发泡技术：通过电路的阴极电解产生超细氢气泡，由于其密度小向上运动，以模拟羽流运动，利用盐水模拟环境周围环境。该方法由Chen[22]等开发，用以模拟自然置换通风的热分层现象。刘泽勤、宋丹萍[24,42]等人利用气泡羽流实验台，如图1.4所示，探讨了单一热源下的热力分层，柴永艳[43]在此基础上进行了受混合热源影响下的热力分层特性进行了深入探讨。图1.4氢气发泡羽流实验台水浴实验模拟：该实验模型中流动介质为清水，利用水中的加热装置产生的热浮升力来模拟置换通风过程。Fitzgerald和Wood[44]利用水浴实验模拟地面均匀热源驱动的瞬态自然置换通风过程，通过设置热电偶对模型箱内外进行测温。实验室模型实验，是依据相似原理的要求，在实验室内搭建自然通风的模型空间，流动介质为空气，利用模型空间所处的实验室模拟热压自然通风房间所处的无风的室外环境。Tanny[45]等人实验测试了模型空间内的垂直温度分布，以及上部通风口的平均速度值和湍流速度。对速度的标准偏差进行无量纲化，可以得到湍流强度，并由此确定上部通风口处中和面的位置。王松[46]通过对模拟房间内CO2浓度的测量来研究不同热源表面温度下自然通风条件下室内的通风效果。盐水模拟方法可清晰地观察显示流体的流动状态，但难以模拟除点源外的其他形式的热源。气泡模拟技术简单、经济且小巧，但同水浴模拟方法面临发电装
【参考文献】：
期刊论文
[1]发挥新风系统作用 预防新冠病毒传播 访中国建筑金属结构协会净化与新风委员会主任郭占庚[J]. 敖娟. 中国建筑金属结构. 2020(02)
[2]浅析北京四合院自然通风状况[J]. 陈雨枫. 山西建筑. 2018(31)
[3]利用竖井实现多层建筑复合通风的盐水实验研究[J]. 阳东,丁瑶,李萍. 暖通空调. 2017(04)
[4]高大空间建筑排烟的盐水实验研究[J]. 桂娟,王健,高军,张智力,朱鸣,宋天珩. 建筑热能通风空调. 2014(06)
[5]实验探索室内自然置换通风单一浮力源的热力分层[J]. 刘泽勤,王蕊,宋丹萍. 化工学报. 2008(S2)
[6]热压、风压共同作用下自然通风效果的CFD预测[J]. 赵平歌,宋慧,李安桂. 能源工程. 2008(04)
[7]自然通风的研究应用现状与问题探讨[J]. 张金萍,李安桂. 暖通空调. 2005(08)
[8]采用“二区+CFD”模型研究点源自然通风及其羽流[J]. 高军,高甫生,赵加宁. 暖通空调. 2005(01)
[9]多股等羽流的速度与流量修正及其对高大空间自然通风的影响[J]. 高军,赵加宁,高甫生. 暖通空调. 2004(10)
[10]非典的启示——论建筑中的自然通风[J]. 张晓瑞. 华中建筑. 2004(03)
博士论文
[1]单开口自然通风特性的实验与模拟研究[D]. 阮芳.湖南大学 2016
[2]自然通风条件下高层居住建筑周围空气污染物扩散研究[D]. 王建辉.重庆大学 2011
硕士论文
[1]热压作用下高大工业厂房地道自然通风的实测分析及数值模拟研究[D]. 刘远禄.西安建筑科技大学 2015
[2]热压自然通风房间气流特性及热舒适性研究[D]. 陶天吟.扬州大学 2015
[3]热源表面温度对热压自然通风效果的影响研究[D]. 王松.东华大学 2014
[4]受混合热源影响的室内自然置换通风热力分层特性研究[D]. 柴永艳.天津商业大学 2011
[5]自然置换通风系统中热力分层高度的实验研究和数值模拟[D]. 宋丹萍.天津商业大学 2008
[6]连通房间热压与风压共同作用下自然通风效果数值研究[D]. 李安平.西安建筑科技大学 2006
[7]热压驱动下的置换式自然通风实验研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2006
[8]房间热压自然通风的影响因素[D]. 隋学敏.长安大学 2005
[9]基于自然通风的SARS传播和自然通风理论研究[D]. 段双平.湖南大学 2004
本文编号：3581506
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000-2016年全国建筑碳排放状况
第一章绪论3图1.2自然通风应用场所热压自然通风作为自然通风的主要形式，对室内人员舒适性以及室内气流特性等都具有重要影响。合理的自然通风不仅能使室内热湿环境满足室内舒适条件，既有利于人的生理和心理健康，是符合节能减排的可持续发展策略[12]。因此，我们应当加强对自然通风技术的研究，重视它的推广和应用。1.2国内外研究现状国内外关于热压自然通风流动机制的已有许多研究，研究的主要方式为理论分析[13-16]，CFD数值模拟[17-21]以及实验模拟研究[22-26]，通过这三种主要方法研究室内的自然通风流动。1.2.1理论分析国内外研究学者通过对自然通风的稳态过程及瞬态过程进行理论分析，从而了解通风过程中的流场变化。针对自然通风的分析模型，学者们通过简单数学模型、区域模型和网格模型等多种理论模型研究了自然通风的流动问题。Morton，Taylor和Turner等[13]人提出了自然通风流动过程中的卷吸数学模型，其中热源的流动的影响被视为湍流羽流，该模型简称为MTT模型。随后，Baines和Turner[14]提出最早的“fillingbox”模型，并对其进行详细描述，Worster
Ｐ停和ü?谇逅?屑尤胙嗡?芤海?嗡?谇逅?性硕??捎谇逅?与盐水之间的浓度差，在重力的作用下产生类似热羽流的流动，通过模型内盐水浓度的分布模拟实际建筑内的温度，清水模拟建筑周围环境流体的温度。该方法已被广泛接受，国内外学者[13,14,16,40,41]通过该方式进行了大量的实验研究。氢气发泡技术：通过电路的阴极电解产生超细氢气泡，由于其密度小向上运动，以模拟羽流运动，利用盐水模拟环境周围环境。该方法由Chen[22]等开发，用以模拟自然置换通风的热分层现象。刘泽勤、宋丹萍[24,42]等人利用气泡羽流实验台，如图1.4所示，探讨了单一热源下的热力分层，柴永艳[43]在此基础上进行了受混合热源影响下的热力分层特性进行了深入探讨。图1.4氢气发泡羽流实验台水浴实验模拟：该实验模型中流动介质为清水，利用水中的加热装置产生的热浮升力来模拟置换通风过程。Fitzgerald和Wood[44]利用水浴实验模拟地面均匀热源驱动的瞬态自然置换通风过程，通过设置热电偶对模型箱内外进行测温。实验室模型实验，是依据相似原理的要求，在实验室内搭建自然通风的模型空间，流动介质为空气，利用模型空间所处的实验室模拟热压自然通风房间所处的无风的室外环境。Tanny[45]等人实验测试了模型空间内的垂直温度分布，以及上部通风口的平均速度值和湍流速度。对速度的标准偏差进行无量纲化，可以得到湍流强度，并由此确定上部通风口处中和面的位置。王松[46]通过对模拟房间内CO2浓度的测量来研究不同热源表面温度下自然通风条件下室内的通风效果。盐水模拟方法可清晰地观察显示流体的流动状态，但难以模拟除点源外的其他形式的热源。气泡模拟技术简单、经济且小巧，但同水浴模拟方法面临发电装
【参考文献】：
期刊论文
[1]发挥新风系统作用 预防新冠病毒传播 访中国建筑金属结构协会净化与新风委员会主任郭占庚[J]. 敖娟. 中国建筑金属结构. 2020(02)
[2]浅析北京四合院自然通风状况[J]. 陈雨枫. 山西建筑. 2018(31)
[3]利用竖井实现多层建筑复合通风的盐水实验研究[J]. 阳东,丁瑶,李萍. 暖通空调. 2017(04)
[4]高大空间建筑排烟的盐水实验研究[J]. 桂娟,王健,高军,张智力,朱鸣,宋天珩. 建筑热能通风空调. 2014(06)
[5]实验探索室内自然置换通风单一浮力源的热力分层[J]. 刘泽勤,王蕊,宋丹萍. 化工学报. 2008(S2)
[6]热压、风压共同作用下自然通风效果的CFD预测[J]. 赵平歌,宋慧,李安桂. 能源工程. 2008(04)
[7]自然通风的研究应用现状与问题探讨[J]. 张金萍,李安桂. 暖通空调. 2005(08)
[8]采用“二区+CFD”模型研究点源自然通风及其羽流[J]. 高军,高甫生,赵加宁. 暖通空调. 2005(01)
[9]多股等羽流的速度与流量修正及其对高大空间自然通风的影响[J]. 高军,赵加宁,高甫生. 暖通空调. 2004(10)
[10]非典的启示——论建筑中的自然通风[J]. 张晓瑞. 华中建筑. 2004(03)
博士论文
[1]单开口自然通风特性的实验与模拟研究[D]. 阮芳.湖南大学 2016
[2]自然通风条件下高层居住建筑周围空气污染物扩散研究[D]. 王建辉.重庆大学 2011
硕士论文
[1]热压作用下高大工业厂房地道自然通风的实测分析及数值模拟研究[D]. 刘远禄.西安建筑科技大学 2015
[2]热压自然通风房间气流特性及热舒适性研究[D]. 陶天吟.扬州大学 2015
[3]热源表面温度对热压自然通风效果的影响研究[D]. 王松.东华大学 2014
[4]受混合热源影响的室内自然置换通风热力分层特性研究[D]. 柴永艳.天津商业大学 2011
[5]自然置换通风系统中热力分层高度的实验研究和数值模拟[D]. 宋丹萍.天津商业大学 2008
[6]连通房间热压与风压共同作用下自然通风效果数值研究[D]. 李安平.西安建筑科技大学 2006
[7]热压驱动下的置换式自然通风实验研究[D]. 王磊.哈尔滨工业大学 2006
[8]房间热压自然通风的影响因素[D]. 隋学敏.长安大学 2005
[9]基于自然通风的SARS传播和自然通风理论研究[D]. 段双平.湖南大学 2004
本文编号：3581506
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