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1、室內(nèi)空氣流動(dòng)數(shù)室內(nèi)空氣流動(dòng)數(shù)值模擬值模擬趙彬李先庭清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系2005年1第七章第七章室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)和分布室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)和分布的數(shù)值模擬的數(shù)值模擬2B意義：JIAQ：人體健康J生物污染：恐怖襲擊，急性傳染病J工藝潔凈：精密儀器加工，手術(shù)室等3本章內(nèi)容本章內(nèi)容室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)模擬概述室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)模擬概述7.17.1室內(nèi)顆粒濃度模擬的集總參數(shù)法室內(nèi)顆粒濃度模擬的集總參數(shù)法7.27.2室內(nèi)顆粒分布模擬的區(qū)域模型室內(nèi)顆粒分布模擬的區(qū)域模型7.37.3室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)模擬的軌道模型室內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)模擬的軌道模型7.47.4室內(nèi)顆粒分布模擬的滑移通量模型室內(nèi)顆粒分布模擬的滑
2、移通量模型4模擬顆粒運(yùn)動(dòng)和分布的常用模擬顆粒運(yùn)動(dòng)和分布的常用方法概述方法概述B集總參數(shù)法J室內(nèi)顆粒濃度均勻一致J簡(jiǎn)單易用，適于長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)分析C5B區(qū)域模型J可得到簡(jiǎn)單的顆粒濃度分布信息J簡(jiǎn)單易用，適合長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)分析CiCj6BCFD模擬J可得顆粒運(yùn)動(dòng)或分布的詳細(xì)信息J耗時(shí)，計(jì)算代價(jià)昂貴，長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)分析不適用7CFD模擬B軌道模型J計(jì)算顆粒運(yùn)動(dòng)軌道（Lagrangian坐標(biāo)）J適于稀疏相顆粒BEuler模型J顆?？醋鲾M流體，和流體相互相滲透為一體J最簡(jiǎn)單：?jiǎn)瘟黧w模型J最復(fù)雜：雙流體模型，考慮宏觀的顆粒粘性等J考慮顆粒滑移特性：滑移通量模型……87.17.1室內(nèi)顆粒濃
3、度模室內(nèi)顆粒濃度模擬的集總參數(shù)法擬的集總參數(shù)法97.1.17.1.1基于單流體模型的集基于單流體模型的集總參數(shù)法總參數(shù)法B單流體模型的概念J顆粒只是空氣組分，與其它空氣組分一樣以相同速率擴(kuò)散（擴(kuò)散平衡）J顆粒與空氣之間無滑移（動(dòng)量平衡）J熱量傳遞（能量平衡）J顆粒與其它空氣輸運(yùn)的微量組分一樣10B集總參數(shù)法J室內(nèi)顆粒濃度均勻一致J建立顆粒質(zhì)量的平衡方程模擬室內(nèi)顆粒濃度室內(nèi)顆粒濃度變化量＝單位時(shí)間進(jìn)入室內(nèi)顆粒濃度－單位時(shí)間離開室內(nèi)顆粒濃度＋單位時(shí)間發(fā)塵量11dCV=dt[SnVC(1-h)+(1-S)nVC(1-h)]-nVC+Gr0nV:房間體積C:房間顆粒濃度n
4、:通風(fēng)換氣次數(shù)S:回風(fēng)比h:回風(fēng)過濾效率rh:新風(fēng)過濾效率nC:新風(fēng)顆粒濃度0G:室內(nèi)顆粒發(fā)生量12B適用條件J稀疏相顆粒J極小極輕顆粒，與空氣滑移可忽略B應(yīng)用范圍J潔凈室設(shè)計(jì)計(jì)算J……13147.1.27.1.2考慮顆粒運(yùn)動(dòng)特性的考慮顆粒運(yùn)動(dòng)特性的集總參數(shù)法集總參數(shù)法B顆粒運(yùn)動(dòng)特性J沉降J二次懸浮J其它作用：熱泳，電泳等15新風(fēng)過濾器新風(fēng)送風(fēng)排風(fēng)滲風(fēng)沉降回風(fēng)過濾器回風(fēng)源二次懸浮dCV=dtaPVC+n(1-h)VC+RLA-(a+n)VC-KVC-hnVC+Gooflfliirria:滲風(fēng)換氣次數(shù)；P:穿透過濾效率h:送風(fēng)過濾效率R:二次懸浮率；L:地面顆粒載荷
5、；A:二次懸浮面積flflK:顆粒沉降率16B適用條件J稀疏相顆粒B應(yīng)用范圍J室內(nèi)顆粒變化（動(dòng)態(tài)）J室內(nèi)外顆粒濃度關(guān)系J……17基準(zhǔn)值a=0.11K=0.926.0R=2.75E-5P=0.99g.m-325.0μ/24.023.0室內(nèi)顆粒濃度22.021.020.0036912151821242730333639424548時(shí)間/h187.27.2室內(nèi)顆粒分布模室內(nèi)顆粒分布模擬的區(qū)域模型擬的區(qū)域模型19J把每個(gè)房間劃分為有限的不同區(qū)域(zone)，每個(gè)區(qū)域內(nèi)的空氣物理參數(shù)如溫度，濕度，污染物濃度均勻一致J每個(gè)區(qū)域滿足空氣質(zhì)量流量、組分質(zhì)量、能量的平衡，建立相應(yīng)的
6、平衡方程求解每個(gè)區(qū)域的空氣參數(shù)J區(qū)域之間的流量計(jì)算通過輔助手段獲得：區(qū)域間壓差或流動(dòng)關(guān)系來計(jì)算dC··Vi=VC-VC+SCii?nb-inb-i?i-nbidtnb-inb-iCjdC(t)/dt=A(t)C(t)+DC+Eu020新區(qū)域模型下的室內(nèi)顆粒濃度分布模擬B分區(qū)B區(qū)域間流量計(jì)算B建立顆粒質(zhì)量平衡方程B求解方程211.1.分區(qū)分區(qū)：：基于空氣齡的新分區(qū)方法基于空氣齡的新分區(qū)方法InletWindowX3m4Z1OutletY32.4m2XY222.區(qū)域間流量計(jì)算：基于CFD計(jì)算結(jié)果vvV=v×ndS=Udydz+Vdxdz+Wdxdzi-jòòòòòòò
7、Si-jSUSVSW=?U′Yv′Zw+?V′Xu′Zw+?W′Xu′YvSUSVSW233.3.建立顆粒質(zhì)量平衡方程建立顆粒質(zhì)量平衡方程dC··iVi=?Vnb-iCnb-i-?Vi-nbCi+Sdtnb-inb-iS:廣義源項(xiàng)，包括顆粒發(fā)生、沉降、二次懸浮等24單房間單系統(tǒng)SupplyairFreshairFilter1Filter2RoomReturnair[V&(1-h)C+V&C](1-h)n10rj2C=sV&+V&nr25dC(t)/dt=A(t)C(t)+DC0+EuA=A0+A1+A2V&·éa11a12a13......a1Nù?i-jVêúj
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