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空调室内生物气溶胶扩散分布的数值模拟

作　者: 陈小明
导　师: 刘迎云
学　校: 南华大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 生物气溶胶飞沫个性化通风离散相模型数值模拟
分类号: TU831.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

舒适性空调的目的是为创造一个舒适、健康的室内环境,然而,当空调系统设计或管理不当时就可能成为微生物滋生、传播的场所,控制空调微生物污染成为人们研究的热点问题。本文采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对下送风与个性化送风联合运行时空调房间生物气溶胶(飞沫粒子)的扩散分布特性进行了数值模拟研究。本文首先从理论入手,简要介绍了生物气溶胶的基本知识,比较了生物气溶胶与非生物气溶胶的区别,分析了生物气溶胶在运动过程中的的受力情况,总结了生物气溶胶在室内运输过程中的动力学特性。其次,比较了欧拉模型和拉格朗日模型处理颗粒相的差别,分析了气相和颗粒相耦合的算法,结合本文的研究对象选择了合适的数学模型,为以后的数值模拟工作做铺垫。随后,采用RNG k-ε湍流模型并配合壁面函数法模拟了连续相流场。气相求解过程,比较了个性化装置开启与否,共4种不同空调工况下的流场特性,为下送风系统与个性化送风系统联合运行设计提供参考。在前面求解气相流场的基础上,采用拉格朗日方法追踪得到生物气溶胶(飞沫粒子)在气流中的运动轨迹。从粒子的传播距离、粒子的扩散特性以及周围人群感染病原体的风险等三个方面,分析了粒子浓度的空间分布情况,为下送风系统与个性化送风联合系统房间内对空气品质的控制提供指导建议。

空调室内生物气溶胶扩散分布的数值模拟

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