人工环境室内湿度场的数值模拟和优化

采用FLUENT离散相模型对环境室内水滴的蒸发过程仿真模拟.研究了喷入液滴直径、送风速度和送风温度对环境室内流场、湿度场的影响.计算结果表明:喷入液滴直径越小、送风温度越低时,湿度场的均匀性越好;增大送风速度,湿度场能更快达到稳定.综合考虑经济性和湿度场均匀性,对于该计算模型,在送风温度为320 K、送风速度为18 m/s时得到最优的液滴直径为10μm;在送风温度为320 K、液滴直径为2μm时得到最优送风速度为18 m/s.     

动态热湿气候风洞实验台研制

研制风速、温度、湿度、热辐射参数小时间步长（分钟）周期性控制的模拟实验环境,是实现建筑围护结构热工性能的重复性实验,研究多孔建筑材料在自然气候要素下被动蒸发降温问题的重要手段。热湿气候动态风洞实验台在具有可调低速风外,还通过设置红外灯、加热与制冷、加湿与除湿装置,初步实现了对室外自然气候要素太阳辐射、风速及温、湿度环境的模拟控制。热湿气候风洞环境测控系统以计算机为核心,通过数据采集卡完成数据采集、反馈和控制指令输出,实现了风洞中环境参数的实时检测、数值显示和数据保存等。经专业机构校正,风洞内四参数辐射照度、风速、温度和湿度控制精度分别为±10 W/m2, ±0.2 m/s, ±0.5 ℃和±5 %。     

偏二甲肼池火灾热动力学特性数值模拟

为探究偏二甲肼池火灾热动力学特性,对无风和有风环境下的偏二甲肼池火开展了系列数值模拟。讨论了无风时油池尺寸(1m~9m)对火焰结构、轴向及横向温度分布和辐射热流密度等热动力学特性的影响,有风时偏二甲肼池火热动力学特性随环境风速(1m/s~4m/s)变化的规律。结果表明：无风环境下,随油池边长增大,偏二甲肼池火火焰高度由2.67m增大至13.22m,火焰最高温度从1006.23℃逐渐增大到1160.92℃,横向辐射热流密度随距离增大而减小;有风环境下,风速从0 m/s增大至4 m/s的过程中,池火火焰高度减小,火焰倾角从0°逐渐增大到82.3°,轴向温度分布规律在风速达到1.5 m/s后变为单调下降,下风侧温度及辐射热流密度由于火焰倾斜显著增加;拟合得到可准确预测无/有风环境下火焰高度、火焰倾角及横向辐射热流密度的工程关联式,偏差均在15% 以内。     

办公室不同通风方式效果模拟与分析

目的研究夏季办公室置换通风、侧送风和混合通风的特点及效果,探索不同通风方式对室内空气品质和热环境的影响,设计有效的办公室通风系统,创造良好的室内环境.方法利用Airpak软件对置换通风和侧送风进行模拟计算,得出了两种送风方式下室内温度场、速度场以及PMV-PPD指标分布.结果侧送风形式下,空调送风运动轨迹呈抛物线分布,新风抛物线以下工作区域温度较低,主要分布在24~28℃,在人体经常活动的范围内速度大小为0.25 m/s,PMV-PPD指标接近于0.置换通风热力分层,温度自下而上升高,工作区内风速为0.096 m/s,温度为26℃,PMV-PPD指标小于侧送风形式的PMV-PPD指标.混合通风工作区温度分布比较均匀,为28℃左右,但是工作区风速较高,为0.6 m/s.结论办公室采用置换通风方式活动区空气品质好,既能营造良好的工作环境又可利用空气自身浮升力达到节能目的,是一种理想的通风方式.     

不同送风参数对地板送风系统性能的影响

为了得到地板送风系统理想的送风参数,首先通过正交实验研究不同送风参数对地板送风系统房间温度分布、热舒适性和空气品质的影响,然后采用控制变量法进一步研究送风温度和速度对系统性能的影响,最终通过Energy Plus能耗模拟软件计算得到供冷工况下热分层良好、舒适性较好且能耗较低的理想送风参数.实验结果表明:当旋流风口到人体的距离为0.7 m,送风温度为18~20℃,送风速度在1.2~1.5 m/s时,室内热分层较好,能够满足人员热舒适性和空气品质的需求.对不同送风参数下运行特性与能耗影响的模拟计算表明:在理想送风参数范围内,当送风温度为18℃、送风速度为1.2 m/s时,地板送风系统不仅可以保持较好的热舒适性和良好的热分层,同时还具有较低的能耗.     

居住区地下空间开发对室外热环境的影响

为了定量研究居住区地下空间开发对室外热环境的影响,选择居住区地下停车系统为研究对象,利用微气候模拟工具Envi-met,从地下空间开发规模角度分析未进行地下空间开发、部分开发地下空间和完全地下空间开发3套居住区规划方案的室外热环境指标(温度、风速、相对湿度)。研究显示:不同的地下空间开发规模对居住区室外热环境的改善程度不同,完全地下空间开发的室外热环境质量最好;相比未进行地下空间开发,部分地下空间开发的风速最高降低0.09m/s,空气温度最高降低0.5℃,相对湿度最高提高3%;完全地下空间开发风速最高降低0.33m/s,空气温度最高降低1.1℃,相对湿度最高提高5%。研究表明,通过地下空间开发可以改善居住区的生态环境,提高室外热环境质量。     

基于热舒适的层式通风脉动送风参数优化

脉动送风耦合层式通风,可以在保证良好能效和空气品质的前提下,进一步改善人体热舒适.建立和验证了脉动送风耦合层式通风的室内三维(CFD)模型,计算了26组工况.基于实验验证的动态热舒适评价指标,即时间平均预测平均投票(TAPMV)和时间平均吹风感(TAPD),分析了脉动送风参数(周期总时长、高速期与低速期时长之比、送风速度)对热舒适的影响.利用多目标优化TOPSIS方法可知,当周期总时长为300 s,高速期时长与低速期时长之比为1,高速期的送风速度为1.95 m/s,低速期的送风速度为1.05 m/s时,热舒适综合评价最优.     

环境参数对公路隧道火灾蔓延的实验研究

以象山隧道为研究对象,利用缩尺温度模型进行实验。研究环境温度、通风速度对隧道内的温度以及烟气蔓延的影响规律：隧道内汽车着火后,火源上方隧道顶部的温度上升幅度大,上、下游人眼特征高度处温度的上升幅度较小;通风对隧道内温度的影响很大,但不是风速越大,温度下降的越多,离火源距离越远,通风对温度影响越小;环境温度越低,烟气蔓延时间越短;火灾发生后,未开启风机时,烟气蔓延降至人眼特征高度处时间需350～415s,开启风机后,风速为2.4m/s和4.8m/s时,烟气达到人眼特征高度处的时间分别为25～40s和20～30s。在实验结果基础上给出建议,以便给监督管理部门对风速的调节和灭火救援及人员疏散提供参考。     

多热源工业厂房的通风系统优化

针对某多热源工业厂房室内高温的问题,提出全面通风和局部送风两种优化方案,并运用计算流体力学方法对改造前后厂房的热环境进行模拟。研究结果表明,增加局部送风主要是改善人员活动区域的热环境。增强全面通风使室内的整体热环境得到改善,同改善效果更为明显,并且可以有效的节约能源。原厂房工作区平均温度为38.9 ℃;平均风速为0.43 m/s;允许暴露时间为53.2 min。增强全面通风后工作区平均温度为35.1 ℃,比改造前厂房降低3.8 ℃;平均风速为0.41 m/s;允许暴露时间为85.7 min,比改造前厂房增加32.5 min。增强全面通风为厂房提供热舒适的工作环境,研究结果将为工业厂房的通风系统设计及改造方案提供依据。     

高压细水雾耦合机械通风系统降温除湿技术

目的模拟研究高温巷道内温度、湿度变化规律,改善深部开采环境,解决热害问题.方法利用Gambit软件建立水平长度为40 m的高温高湿巷道数值模型并进行网格处理,采用CFD软件Fluent的k-ε模型、组分运输模型和离散相模型,对细水雾三种不同开启关闭时间工况下,高温高湿巷道内温度、湿度变化规律进行对比分析.结果当机械送风温度为25℃,细水雾供水温度为15℃,细水雾启闭周期各为5 s和10 s时,水平巷道内的温度能够降到28℃以下,并且湿度可以满足生产要求.结论水平长度为40 m的高温高湿巷道内,周期性运行的高压细水雾耦合机械通风系统能够实现对井下高温高湿环境的有效控制.     

空气幕对厂房低湿环境控制效果的影响

为了探讨空气幕对提高低湿厂房内的热湿环境控制效果的影响,通过ICEM建立几何模型并划分计算域网格;利用CFD数值模拟得到厂房内的风速场、温度场、湿度场;分析空气幕的安装位置和送风速度对厂房温湿控制的影响.对比无空气幕的情形发现,两侧安装空气幕时厂房内平均温度降低了2.9℃,平均含湿量降低51.4％.对进出料口处的热湿交...     

地下综合管廊自然通风下温湿度实测研究

地下综合管廊内合适的温湿度环境是各类专业管线及附属设施设备安全运行的保障。选取自然通风条件下的地下综合管廊单元模块为研究对象,于2021年5—11月、2022年10月—2023年3月对管廊内外温湿度与进排风风速进行现场实测,进一步测算通风换气次数,运用皮尔逊相关系数法(Pearson)确定各实测参数之间的显著关系。结果显示,管廊内温度受日变化温度影响小,受年平均气温影响大。廊内温度全年变化范围为11.7～23.5℃,廊外温度每降低5℃,年廊内温度最大降低1.3℃,单日廊内温度最大降低0.3℃。2022—2023年湿度在60%～70%的占比7.4%,湿度> 70%的占比3.2%;研究时段换气次数达到2次/h的占比为8.3%。廊外温度与廊内温度、廊内湿度的相关性系数分别为0.811和0.801。结果表明:管廊内温度受日变化温度影响小,受年平均气温影响大;廊内环境受外部环境的影响较大,自然通风对于改善廊内温湿度环境效果不佳。研究结果为地下综合管廊通风设计与智慧管控技术提供了基础数据支撑。     

多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。     

高速飞行器发动机舱内元组件热环境研究

为满足高速飞行器发动机舱内元组件热防护及热管理的需要,就热环境问题提出了严格准确的定义;然后基于此定义与准则关系式建立了一套估算高速飞行器发动机舱内元组件热环境的传热模型。利用建立的稳态热平衡方程,通过迭代求解得到某高速飞行器发动机舱内元组件在典型飞行工况下的一维热环境。对典型飞行工况下不同参数进行了系列研究。结果表明:舱内元组件的热环境随着冷却气流流量的减少而恶化,当冷却气流质量流量从1.0 kg/s减少至0.5 kg/s时,冷却气流出口温度增加了0.185 4无量纲温度。舱内元组件自身发热量对冷却气流的温升有较大影响;且冷却气流流量越小,温升越大。当冷却气流质量流量为1.0 kg/s时,元组件自身发热量导致了0.139无量纲温升,而当冷却气流质量流量为0.5 kg/s时,元组件自身发热量导致了0.294 9无量纲温升。     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

流场与温度场耦合作用下对传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响

为了研究室外空气温度、风速风向和太阳辐射耦合作用对供暖期传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响。通过采用风速仪以及遮阳与非遮阳两套系统分别对建筑外表面进行了测试。研究了室外空气温度、风速风向以及太阳辐射对建筑外表面对流换热的影响规律。实验结果表明:遮阳系统可以有效地降低太阳辐射,进而减小建筑外表面的对流换热量;同时可以看出,建筑外表面对流换热系数与当地风速呈现指数关系,对流换热系数随风速的增大而增大。研究可以为内蒙古地区传统蒙古包建筑的能耗分析,以及模拟地区风环境和热环境的边界条件提供依据。     

斜井内空气温度和湿度的变化规律

根据传热学理论，建立了斜井内空气温度和相对湿度的数学模型，针对大孤册铁矿东斜井的实际条件，分析斜井井内空气温度和相对湿度与距进风口距离和风流速度的变化规律，提出解决斜井内空气潮湿有雾的主要措施，即机械通风可保持斜井内风流流速的方向稳定。     

室内沙疗室实验阶段气固耦合热环境的数值模拟

研究室内沙疗室实验阶段空气和沙体间热量传递规律。运用计算机流体力学(CFD)技术建立了室内沙疗室实验阶段三维热物理模型及数学模型,应用Fluent软件计算了沙疗室内气固耦合传热问题,数值模拟与实验验证了空气和沙体温度场的变化。结果表明模拟与实验中空气和沙体的温度场变化规律吻合良好;与吐鲁番沙疗场相对照,模拟得到了适宜室内进行沙疗的温度稳态层及其埋沙深度;通过单口热压自然通风使室内沙疗室的空气热环境具有一定的热舒适度。因而,室内沙疗室可提供沙疗所需温度且相对舒适的热环境,为进一步完善室内沙疗系统的设计提供理论和实践依据。     

Turbulent flux exchange characteristics of air-ice-sea above the Arctic Ocean during the polar day period

Chinese “Xue Long” breaker made its first voyage to the Arctic Ocean for scientific expedition from July to September, 1999. The tethersonde meteorological tower (TMT) sounding system was used to probe the temperature, humidity, air pressure, wind direction and wind speed on different underlying surfaces above the Arctic Ocean. The probed data were used for calculating the roughness length z0, momentum flux M, drag coefficient CDD, sensible heat flux Hss, bulk transfer coefficient CHH for sensible heat, latent heat flux HLL, and bulk transfer coefficient CEE for latent heat of air-ice-sea on different underlying surfaces. They vary within the ranges of (0.2 ～ 1.0) mm, (1.14～9.19) ×10-2N/m2, (0.87～ 1.76) × 10-3,-(4.2～ 12.5) W/m2, (0.84～ 1.37) x 10-3,-6.6～ 23.6 W/m2 and (0.85 ～ 1.40) x 10-3, respectively. It shows that the drag coefficient is greater than the latent heat transfer coefficient, and again the latent heat transfer coefficient is larger than the sensible heat transfer coefficient. Besides, the fluxes of momentum, sensible and latent heat are apparently correlated to the mean wind speed and the mean potential temperature difference and mean specific humidity difference.     

新型复合空调系统的结露情况及舒适性数值模拟

为了对竖壁贴附射流与地板辐射复合空调系统的结露情况及舒适性进行数值研究,建立室内复合空调模型,以实测数据作为边界条件,利用 Airpak3.0 软件对该系统的热环境进行数值模拟,分析设计相对湿度、送风速度以及排风口位置对室内热环境的影响,定性地分析室内各工况下相对湿度,PMV,PPD的特点,从而为竖壁贴附射流与地板辐射复合系统合理的运行设计提供了参考依据。