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室内空气稳定性理论基础与大涡模拟研究

作　者: 谢华慧
导　师: 龚光彩
学　校: 湖南大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 室内空气稳定度 气流组织 污染物传输特性 大涡模拟
分类号: X51
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 120次
引　用: 5次
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内容摘要


随着人们对生存环境的要求进一步提高,室内外环境质量都引起了人们的高度兴趣和重视,环境的评价方法也不断增多。但是国内外学者目前还没有就室内外气候的相似性以及室内在一定气流组织条件下室内空气污染物的传播特征及其评价进行研究,本文就以此为研究背景,旨在深入研究室内温度分布与稳定度及其与室内空气污染物扩散和迁移关系。绪论中总结了近些年来室内环境评价方法,简单介绍了大气稳定度,并分析了室内空气稳定度的研究背景,揭示了本课题研究的意义。论文《室内空气稳定性基础研究》中提出了室内空气稳定度的概念,即室内空气稳定度指室内空气湍流特征与污染物传播特性关联的一种度量,通过模拟水平射流下三种不同case,即氨气和二氧化碳在不同的稳定度时的传输特性,对室内空气稳定度进行了初步的分类,即稳定型、不稳定型和中性稳定。本文对二维流场进行了完善,模拟了竖向射流情况下相同边界条件的case,case1～case3,还建立了三维模型,运用大涡模型,模拟了相同情况下的三种不同case。研究表明,竖向射流中,不稳定型其水平湍流得到发展,污染物水平方向扩散能力增强;稳定型其水平湍流受到抑制,污染物易于向水平方向扩散;中性稳定则介于两者之间。结果还表明,竖向射流中,γ＞0时,随着γ增大其湍流得到发展,污染物更易于与周围进行参混,污染物水平方向扩散能力增强,表现为水平污染物浓度的水平梯度随γ增大而减小;γ＜0时,随着γ减小其湍流受到抑制,污染物更难于向周围扩散,表现为污染物浓度的水平梯度随γ的减小而增大。本文通过比较水平射流和竖向射流两种模拟的结果发现:无论是水平射流还是竖向射流,γ＞0时,在室内空气稳定性分类中属于均不稳定型,污染物更易于横向扩散,γ＜0时,在室内空气稳定性分类中均属于稳定型,污染物更难于横向扩散。为了进一步建立完善的室内空气稳定度评价系统,还需要建立新的模型,引入更多影响因素进行全面的分析,包括不同气流组织条件、空间形状因子、不同障碍物(包括运动物体)和污染源等,研究污染物传播的频散强度特征,建立更合理的室内空气稳定性分类。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-22
  1.1 当前室内环境现状  10-12
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 污染物简述  11-12
  1.2 当前室内环境评价方法  12-16
    1.2.1 国内评价室内空气品质的评价方法和评价指标  12-15
    1.2.2 国外评价室内空气品质的评价方法和评价指标  15-16
  1.3 室内空气稳定性的研究背景  16-20
    1.3.1 大气稳定性的研究  16-20
    1.3.2 室内空气稳定性的提出  20
  1.4 课题研究的主要内容与创新  20-22
    1.4.1 本文研究的主要内容  20-21
    1.4.2 论文的创新性成果  21-22
第2章 室内稳定性的基本概念  22-27
  2.1 室内空气稳定性  22-23
    2.1.1 基本公式推导  22
    2.1.2 室内空气稳定性相关概念  22-23
  2.2 室内空气稳定性及其判定  23-24
  2.3 室内空气稳定性分类  24-26
    2.3.1 室内空气稳定性探讨性评价标准  24
    2.3.2 室内空气稳定性的初步分类  24-26
  2.4 小结  26-27
第3章 竖向射流条件下稳定性模拟与分析  27-42
  3.1 建立二维模型  27-28
  3.2 二维模拟结果及分析  28-40
    3.2.1 典型截面浓度等值线  28-38
    3.2.2 γ与污染物质量分数梯度关系  38-40
  3.3 模拟结果分析  40
  3.4 小结  40-42
第4章 室内空气稳定性的大涡模拟  42-80
  4.1 大涡模拟在室内数值模拟的概述  42-44
  4.2 室内气体流动大涡模拟的数学模型  44-54
    4.2.1 大涡模拟的基本思想  44
    4.2.2 大涡模拟的控制方程  44-50
    4.2.3 室内气体流动数值模拟的边界处理  50-54
  4.3 数值模型选择依据  54-57
    4.3.1 亚格子模型的比较与选择  54-55
    4.3.2 Cs的选择  55
    4.3.3 空间差分与时间步长  55-56
    4.3.4 LES和RANS比较  56-57
  4.4 三维模拟结果及分析  57-78
    4.4.1 建立三维模型  57-58
    4.4.2 典型截面浓度等值线  58-69
    4.4.3 等值面分析  69-75
    4.4.4 不同时刻浓度比较  75-78
  4.5 小结  78-80
结论与展望  80-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文  87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治
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