置换通风数值模拟分析与技术经济性研究
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摘要
本论文主要由两部分组成，一部分是应用计算流体力学的理论与方法模拟置换通风房间空气的流动情况并进行分析。研究在对流作用下，室内气流的流动结构、速度、温度和污染物浓度分布以及换热规津，将数值模拟的结果可视化，分析讨论置换通风气流分布的规律、特点及其适用场合。模拟结果证实置换通风确实是很好的房间空调系统设计方案，提高室内空气品质，能使工作人员始终处于新鲜的呼吸带。
另一部分是对置换通风进行技术经济性研究。对置换通风和传统上送风这两种通风方式进行技术经济性比较，以模糊数学作为计算比较工具。在对数学模型、评判目标、权重、隶属度等相关内容进行理论分析的基础上，用Matlab计算矩阵方程，得出优选方案目标。分析结果证明了置换通风在技术经济上比传统上送风优越，具有节能效果。
This paper is mainly made up of two parts. One is to apply Computational Fluid Dynamics in turbulent flow of displacement ventilation room. Study the air-flow structure, velocity field, temperature field, the degree of contamination and the law of heat exchange on the condition of convection. Then the results of numerical simulation are visualized, the law and character of airflow distribution and the application of displacement ventilation are discussed. At the same time, the results of simulation proved that displacement ventilation is truly good designing project of airflow in conditioning room, can improve the quality of air in room, and can make personnel live in fresh air.
The other is to study technique economic of displacement ventilation. In case of the same hardware of office building, compare technique economic of displacement ventilation to technique economic of traditional ventilation up, dark mathematics is calculation tool. Make theoretical analysis on mathematical model, objects judged, weigh, the degree belonging to and so on, and calculate matrix equations with the software of Matlab. The results studied show that displacement ventilation is superior to traditional ventilation up in technique economic, displacement ventilation not only gives us fine air-flow in room, but also saves energy.
另一部分是对置换通风进行技术经济性研究。对置换通风和传统上送风这两种通风方式进行技术经济性比较，以模糊数学作为计算比较工具。在对数学模型、评判目标、权重、隶属度等相关内容进行理论分析的基础上，用Matlab计算矩阵方程，得出优选方案目标。分析结果证明了置换通风在技术经济上比传统上送风优越，具有节能效果。
This paper is mainly made up of two parts. One is to apply Computational Fluid Dynamics in turbulent flow of displacement ventilation room. Study the air-flow structure, velocity field, temperature field, the degree of contamination and the law of heat exchange on the condition of convection. Then the results of numerical simulation are visualized, the law and character of airflow distribution and the application of displacement ventilation are discussed. At the same time, the results of simulation proved that displacement ventilation is truly good designing project of airflow in conditioning room, can improve the quality of air in room, and can make personnel live in fresh air.
The other is to study technique economic of displacement ventilation. In case of the same hardware of office building, compare technique economic of displacement ventilation to technique economic of traditional ventilation up, dark mathematics is calculation tool. Make theoretical analysis on mathematical model, objects judged, weigh, the degree belonging to and so on, and calculate matrix equations with the software of Matlab. The results studied show that displacement ventilation is superior to traditional ventilation up in technique economic, displacement ventilation not only gives us fine air-flow in room, but also saves energy.
引文
1 马仁民．地板送风技术条件与舒适条件的研究．暖通空调．1995(5)：45-48
2 李强民，李龙宇．置换通风原理与应用．通风除尘．1996(1)：27-31
3 马仁民．置换通风几个问题的讨论．暖通空调．2000(4)：18-22
4 李强民．置换通风原理、设计及应用．暖通空调．2000(5)：41-46
5 杨世铭．传热学．第2版．北京：高等教育出版，1987
6 费祥林等．高等流体力学．第1版，西安：西安交通大学出版社，1989
7 汤广发，陈再康．二维层流室内自然对流数值解析．空气动力学学报．1988(4)
8 陈义良，孙慈．SIMPLE方法的收敛特征．工程热物理．1984(5)：306-311
9 钱以民．高层建筑空调与节能．第1版，上海：同济大学出版社，1990
10 刘晓君．建筑技术经济学．第1版，北京：中国建筑出版，1998
11 孙章，陈化成．模糊数学．第1版．北京：科学出版社，1983
12 贺仲雄．模糊数学及其应用．第1版．北京：天津科学出版社，1983
13 肖位枢．模糊数学基础及应用．第1版．北京：航空工业出版社，1992
14 S.V.帕坦卡(美)著，张政译．传热与流体流动的数值计算．第1版．北京：北京科学出版社，1984
15 赵荣义．简明空调设计手册．第1版．北京：中国建筑工业出版社，1998
16 孙一坚．工业通风．第3版，北京：中国工业出版社，1994
17 陆跃庆．暖通空调设计指南．第1版．北京：中国建筑工业出版社，1987
18 陶文铨．计算流体力学与传热学．北京：中国建筑工业出版社，1992
19 陶文诠．数值传热学．第1版．西安：西安交通大学出版社，1998
20 黄以主．二维室内通风气流的数值解．南京建筑工程学院学报．1992(4)．20-26
21 郭宽良．计算传热学．第1版．合肥：中国科学技术大学出版社，1988
22 沈国民．应用CFD方法确定置换通风系统的设计参数．建筑热能通风空调 2002：13-16
23 李强民．置换通风在我国的应用．暖通空调新技术．1999：45-52
24 同济大学数学教研室．高等数学(上册)．第3版．上海：高等教育出版社，1995
25 同济大学数学教研室．高等数学(下册)．第3版．上海：高等教育出版社，1995
26 陆金甫．偏微分方程的数值解法．第1版．北京：清华大学出版社，1987
27 潘云钢．高层民用建筑空调设计．第1版．北京：中国建筑工业出版社，1990
28 谭洪卫．计算流体动力学在建筑环境工程中的应用．暖通空调．1999(29))：31-36
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34 李强民．置换通风与冷却顶板．暖通空调．1998(5)：1-5
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37 《最新机械产品目录》编写组．最新机械产品目录(第一册)．第1版．北京：兵器工业出版社，1994
38 潘文全．流体力学基础(上册)．第1版．北京：机械工业出版社，1982
39 潘文全．流体力学基础(下册)．第1版．北京：机械工业出版社，1982
40 范维澄，万跃鹏．流动及燃烧的模型与计算．第1版．合肥：中国科学技术大学出版社，1992
41 谭浩强．C语言设计．第1版．北京：清华大学出版社，1991
42 李先庭，王欣，李晓锋等．用示踪气体方法研究通风房间空气年龄．暖通空调．2001(31)：79-81
43 李先庭，江亿．用计算流体力学方法求解通风房间的空气年龄．清华大学学报(自然科学版)．1998(38)：28-31
44 李先庭，杨建荣，王新欢．室内空气品质研究现状与发展．暖通空调．2000(3)：36-40
45 周谟仁．流体力学泵与风机．第3版．北京：中国建筑工业出版社，1988
46 黄雪莲．空调房间内的三维气流组织的数值模拟．南京理工大学硕士论文．2002
47 章浩伟．湍流流场的模拟与计算．南京理工大学硕士论文．1999
48 倪波．置换通风系统的影响因素的研究．全国暖通空调制冷 2000年学术年会论文集．2000：241-244
49 倪波．置换通风系统特性的研究．全国暖通空调制冷 2000年学术年会论文集．2000：245-248
50 孟广田，郑悦，李强民．置换通风的热舒适分析与评价．全国暖通空调制冷 2000年学术年会论文集．2000：234-236
51 沈国民．应用CFD方法确定置换通风系统的设计参数．建筑热能通风空调，2002(2)：13-16
52 周林光．置换通风的数值模拟．同济大学硕士论文．1998
53 鞠硕华，周祖东．置换通风空调房间气流组织的数值模拟．低温建筑技术．2001(2)：41-43
54 周彭，李强民．置换通风与冷却顶板．暖通空调．1998(28)：1-5
55 鞠硕华．有限单元法和有限差分法用于空调数值模拟的比较和分析．暖通空
调．2001(21)：74-76
56 谭洪卫．计算流体力学在建筑环境工程上的应用．暖通空调．1999(29)：31-36
57 赵佐洪，赵炜．通风换气的新概念与方法．通风除尘．1996(2)：20-24
58 李强民．气流分布方式与是室内空气品质．节能技术．2002(20)：75-78
59 赵彬等．室内空气流动数值模拟的风口模型综述．暖通空调．2000(5)：33-37
60 赵彬等．室内空气分布的预测方法及比较．暖通空调．2001(4)：82-89
61 沈晋明．空气品质的评价．暖通空调．1997(4)：22-25
62 李先庭，李吉生．用CFD方法评价热舒适和室内空气品质．1998内地香港空调技术及设计研讨会论文集．1998：37-43
63 李先庭等．用CFD方法评价PMV和空气年龄．全国暖通空调制冷1998年学术论文集．1998：361-365
64 舒海文等．室内空气品质等级的模糊综合评价．全国暖通空调制冷 1998年学术论文集．1998：645-648
65 是勋刚．湍流．第1版．天津：天津大学出版社，1994
66 许钟麟．空气洁净技术原理．第2版．上海：同济大学出版社，1998
67 龚毅．保障室内空气品质的有效通风的分析．全国暖通空调制冷 1998年学术年会论文文集．1998：102-105
68 连之伟，冯海燕．空调房间热环境模糊综合评判．暖通空调．2001(31)：15-18
69 吴祥生等．人体热舒适的模糊综合评判．重庆大学学报(自然学报)．2002(8)：28-31
70 王莉等．空调冷源设备的fuzzy多级综合评判．郑州工业大学学报．1993(20)：57-59
71 王晓彤等．多污染热源置换通风的应用与节能．冶金能源．2002(21)：56-58
72 洪武开．置换通风与低耗能健康建筑．建筑热能通风空调．2001(6)：52-54
73 张帆．置换通风加冷却顶板技术评述．建筑热能通风空调．1999(4)：31-34
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75 H. M. Mathisen. Case studies of displacement ventilation in public halls. ASHRAE transactions. 1989 (197): 384-394
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78 J. A. Kristensson, O. A. Lindqvist. displacement ventilation systems in industrial buildings. ASHRAE transactions. 1993 (150): 321-338
79 H. K. Koskela, I. E. Rolin, L. O. Norell. Comparison between ventilation forced-displacement and mixing ventilation in a garage. ASHRAE transactions. 1991 (197): 65-75
80 A. K. Melikow, G. Langkilde, B. Derbiszewski. Airflow characteristics in the occupied zone of rooms with displacement ventilation. ASHRAE transactions. 1990 (196): 80-89
81 Jones. P. J.. Placement of ventilation air intakes for improved IAQ. ASHRAE transactions. 1999 (105): 71-79
82 Niu. J. C. Air flows in dwelling-simulations and measurements. J. Energy Build. 1999 (30): 87-95
83 M. Sandberg. Indoor air quality for residential buildings. ASHRAE journal. 1999 (41): 26-30
84 Shiping Hu, Qingyan Chen, Leon R. Gliclesman. Comparison of Energy Consumption between Displacement and Mixing Ventilation Systems for Different U. S Buildings and Climates. ASHRAE Tran. 1999: V. 105. Pt. 2
85 ASHRAE Handbook 1999. HVAC Applications
86 ASHRAE Standard 62-1989R. Ventilation for acceptable indoor air quality. 1996
87 ISO7730. Moderate thermal environments-Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort. 1984
88 M. Sandberg What is ventilation efficiency? Building and Environment. 1981: Vol. 16, No. 2
89 M. Sandberg, C. Blomqvist. Displacement ventilation systems in office rooms. ASHRAR Transactions. 1989: Vol197, Part2
90 M. Sandberg, Svante Lindstrom. A model for ventilation by displacement. Room VENT, 87
91 H. M. Mathisen. Case studies of displacement ventilation in public halls. ASHARE Transactions. 1989: Vol197, Part2 .
2 李强民，李龙宇．置换通风原理与应用．通风除尘．1996(1)：27-31
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52 周林光．置换通风的数值模拟．同济大学硕士论文．1998
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71 王晓彤等．多污染热源置换通风的应用与节能．冶金能源．2002(21)：56-58
72 洪武开．置换通风与低耗能健康建筑．建筑热能通风空调．2001(6)：52-54
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