壁面温度对室内空气流动过程的影响

壁面温度对室内空气流动过程的影响摘要：为了分析在进风位置、进风温度以及射流方向不同的条件下，房间壁温对室内空气流动的影响，利用CFD计算、流动可视化和定量测量相结合的办法研究了不同工况下室内空气的流动形态、速度以及模型整体换热情况。结果表明：进风温度变化时，壁面温度对水平送风方式下的空气流动形态影响较大，对垂直送风方式影响较小；进风温度的降低引起水平进风方式的自由射流区缩短，右侧垂直进风方式下射流向右侧壁面偏转，同时浮升力引起的自然对流作用增强，换热温差加大，增加了围护结构漏热量。关键词：空调通风；流动形态；CFD模拟；可视化实验通风空调房间内的空气温度、流速以及污染物浓度等对建筑物能耗、室内空气品质和人体健康至关重要。自20世纪40年代以来，研究人员运用不同方法来预测机械通风房间内的气流组织结构[1-6]。ChenQinyan[3,4]利用CFD模拟研究了不同的通风方式、风口结构对房间内空气流动的影响；Fitzner[5]通过原型实验得出室内气流主要受风口结构、位置，空气流速以及房间热负荷的影响，而排风口位置对其影响较小；Zhang[6]实验研究了水平送风条件下，不同进口风速、温度以及房间热负荷对室内空气速度和湍流特性的影响。然而，在进风口位置、进风射流方向以及进风温度不同的条件下，房间壁面温度对室内空气流动形态的影响规律未作具体研究。本文通过CFD模拟和可视化模型实验相结合的办法研究了不同的风口位置、射流方向以及进风温度下，房间壁面温度对室内空气流动过程的影响。1实验模型及数值模拟方法絮图竖1虫脏实魂验麦模地型浊结奶构沿示至意垒图设定如图1所示的坐标系统，模型的在x、y、z方向的长度分别为1.2m、0.6m和0.8m，为了便于进行流场可视化研究，模型主体采用有机玻璃加工。考虑到大部分房间只有一面墙为外墙，其余墙面都为内墙，且内墙可近似认为是绝热边界条件，所以在本实验中只将左壁面（x=0m）设为加热壁（模拟外墙），为了维持恒壁温条件，提高温度均匀性，设计了由薄膜加热器和厚4mm导热铝板组成的复合加热板，通过调节输入电压可以控制实验所需的壁温，而模型的其他外表面通过粘贴厚度为100mm的保温材料来模拟绝热边界条件。本文讨论A、B两种不同位置的进风方式，风口尺寸都为240mm×24mm，且以z=0.4m的平面前后对称。其中进风口A设在x=1.2m的平面，水平中心线距模型顶面0.1m；进风口B设置在y=0.6m的顶面，右沿距模型x=1.2m的平面0.1m；排风口设在y=0.6m的顶面，左沿距x=0m的平面0.1m。通常情况下房间内的平均流速小于0.15m/s，只有射流区域的流速达到相对容易进行测量分辨的0.4m/s以上。为此，房间内部的风速、温度测量点主要布置在射流方向上。对于A型进风方式，7个测量点布置在y=0.3m、z=0.4m的直线上，其中1点、7点x坐标分别为1.088m、0.112m，其余5点x坐标在1点和7点之间均匀布置；对于B型进风方式，5个测量点均匀布置在x=1.088m、z=0.4m的直线上。跪表税1耕给昼出糊本丽实售验火的努研三究落工钱况亮，破加邪热辛表馒面胡的灵温弹度心为袄4尖0秋℃谈、件风坑量摔为晴0啦.嚷0轨0匀7民8遥m庆3堡/萍s鲜。暴表馅1闪实拌验去研夹究女工淘况声工那况刘序莲号婆Ⅰ专Ⅱ摆Ⅲ充Ⅳ镰风尸口变位启置百A乞A或B吼B四进下风超温宰度怒/召℃致2霞2督1剂4拌.株5睡2落2尼1蒜4扒.雾5忌本夜文劣采幼用选F贤L闯U侮E隙N晶T荣6坊.虎0否商巩业虑软尝件嘱进扑行削计亚算排，嗓入灯流辈湍筋动社能火k挨i抹n脾为衔来锋流鞋平锁均默动虚能兴的歼1井％产，节湍添流犬耗撤散垦ε惰i倦n茧可否按舟照声入向口磁湍轮流议雷侍诺属数妨R猛e凭t岭以捕及辱湍脾流卷特喜征字长幕度哲之游间病的羊关杜系兔来趴选辈取吹[车7册]神。剥利诚用吊S嫌I烤M扫P挨L邪E袖C费算恒法装进隶行财压捎力神—活—床速膨度粉解贪耦牢，雾P肺R布E睡S怀T顺O钥！揉格蜻式受处在理朱压颂力旗项圣，扫闪Q径U定I都C则K拴离坊散圈格计式亲处像理德控素制旬方性程克；聋采君用肾R住N屯G惧律k蹲-甜ε集湍颤流颈模恢型虾，握用栏壁独面饥函茧数狗法跪考史虑唇边护界烘对穴流臭动晴的适影戏响套。榨在劣划展分狸网卷格店时拿，把尽姥可援能穷采悟用兽正袖六输面集体验网青格所单行元伏，仙固盈体滚壁茂面雪相渗邻微的秃第陈一冻个泛网侍格绕宽宴度脏限昌定乒为仗为富1桑m何m宫，增最董宽怪一宏级劈的津网岸格箩宽术度葱≤捐8网c耻m搅，犬在确进选风豆口阿及咳壁印面售附可近厉区止域座加泊密交网罢格肢，件将盖相纷邻冤两若网膀格动间讽距戴的设尺粘度刻比嚼严典格拴控烈制译地毛控济制骑在昨0干.宜8载～抚1疗.略2活5哪。郊2家、编结闹果赵及出分刻析含2核．桌1匪摸C头F第D冷计题算唱及翠可以视吸化绵实弹验天结拉果关工宣况队Ⅰ猪、骗工臭况姐Ⅱ叮下哭的弊z中方扮向博中寇心霜截蝴面医（醋z爪=搁0做.侧4滴m水，悲下诞同燃）挤的乱C概F上D驰模婆拟淡结煎果回、忽流椒动财可云视谅化铺照尖片丽如弃图忙2禾所注示总。使可巴以巩看吐出默，滤壁申面菜温草度急对汁模粉型册内舅空渔气休的表流法动蒜形份态蚀有茂明社显东的守影情响值。药进脏风钟温附度闻较颂高客时师，特自伙由帝射朱流啊区巴较读长衔，旦射抬流找进衫入居到监1碰/堤2秒的造宽牛度左（饺x调=沃0袍.机6盾m划的畅平负面套）织后幕，将开纳始码向艺下叫弯满曲背，奸射样流屡能德够罗冲搬刷遣到扣左轿侧螺壁宴面煤，暴并钟且队在茧0震.宇3钳m勾<左x估<吧0匪.爪6菜m甘、识0冠m讽<摆y线<兔0素.美3西m摩范臭围昨内卵形决成换一郊个铃逆剪时座针扫涡魄；税而塌进洋风罪温奖度怀较日低盒时袋，税射样流愧进过入孔1救/蹦4毙的炊宽洽度旦后宗，鉴便妖开拜始去向巩下刺弯写曲激，额射径流胶冲剃刷阴到味底盯面州，巷不温能舞形瓶成赛明才显狂的辽涡客。剂产闻生掉这径种挨差托别坐的浮原芒因全在甩于假当苦进非风走温捧度读较停高央时戚，爸空迷气恶受径到例方负向叛向喉下廊的穿重气力闹作技用盲较显小贺；逼反兼之萌，砍进其风摘温欲度熔较倦低柔时徐，忠空脱气径受咳到仇的陵重拘力翠作督用且较览大犬。雀图哈2平-族a瞎棉养工磨况宗Ⅰ场下血的唤流授动素形袄态传的寸计晚算层结鼠果纠图放2司-扁b什扣工天况匠Ⅰ撞下美的录流券动缴形途态建的离可监视论化适结谣果议图礼2享-余b迁桥工最况而Ⅱ鲁下另流鄙动轰形杀态竖的舒计咬算坦结戏果季图亿2美-俘b购通工爱况泳Ⅱ渠下炒的踢流序动亦形离态充的闲可框视酸化鹿结罗果羊图瞒3宾显延示贺了惠工细况栗Ⅲ酒、反工修况颠Ⅳ恩下钉的劣C券F肚D文模直拟港结美果搅以届及流流萍动刺可泛视详化芬照陷片板。痛对谢于晕垂中直裳送滩风你方达式贿，杠壁蔬面塌温仗度鲜对辟模责型如内精空蔬气忍的唱流朵动率形献态抢影跨响艳较录小萍。备只案是恰当剑进而风姐温嗓度酷的故较旦低虎时恐，绳射很流盐末肢端覆向灵右投壁发面中（理x只=塔1次.省2利m衔）疤偏钩转干量乱增割大漠。民由喉于析射强流服左岁侧井的非空置气乡卷第吸骨量产大姑于威右命侧啄，跪左街侧佣空破气俊速耍度照小些于闻右耻侧滥，含左茄侧鸟压甘力示大嫩于豪右切侧超，爽使色得仁射货流途向闯右既侧剖偏洒转警，渴当躬温殖度番较饥低抱时慎，窝射仅流湾所汉受语的艳热字驱郊动赞力书和振重固力飞较各大低，兄射创流炸速邀度当较血高驻，神左迟、辩右煎侧生压提力译差旷较庙大调，姐射号流矛偏寻转母量演增苍大朱。水图俱3阶-请a深珍遮工脚况逮Ⅲ凝下帜流猎动沟形热态煌的窑计龙算盼结亚果授图似3宴-腥b糕竟肺工兽况流Ⅲ孝下刑流食动怪形刺态览的狐可鼠视究化充结张果掉图桃3滑-宇c晚钩错工会况丸Ⅳ错下醒流程动难形好态局的筒计墙算痰结野果核图界3龟-泊b苦端互工工况摇Ⅳ药下异流事动门形抱态早的牺可辜视华化贺结闷果迎2批．餐2截弯温衔度留、例速厕度韵结伸果竿图陡4呆给婶出贫了尝A知型痒进血风瓦方魄式食下勿各芽测披点铸的纯温垦度乒、忌速群度按的青计照算录值起和铅测价量行值嫌。截其触中德速五度杰的筛测去量严值起略寸高号于衣计谱算归值城，裹由主于顿数厅值眠计赠算摘时才进汤风究速湿度贩在纽进辫风影口星截革面聚上写设辽定刮为挂处回处舒相旺同炎，闷等歪于件射拜流收平序均堵速宇度泥；迷而只在乘一甲般义情云况佣下炒，壮实件验杀时盼的怨进切口伪风捏速欣在志进婚风脂口枣截爱面球上症呈捧现赢中熔心佛高辱，战四警周测低棚的泉现辫象疼，开造究成取射龄流魔中朝心董速皇度鞭高只于删平放均孟速目度袍。弱从损图盆中伸还扰可港以僚看胶出纤，爪进线风缩温蚊度邀较剂高舍时营，搏沿费测内量晌线诞温泰度比的式变眯化惕比炒较蚕平呢缓锅，催温鱼度脖分仔别怎升腾高鸽3估.疤2锐℃斩；剩温需度监较妙低备时宏，聋则彼变地化绵比否较茂剧弦烈替，未温放度擦升省高虏7盗.凝9尸℃艘,区同吩一蹲进含风句速绩度储下债，殖进制口五温关度胳相练差汁7争.半5轨℃祖时货，援出模口唐温偏度咏相哥差涉1窃.歇8纳℃争，侧说颤明费进历口泡温匪度享较惰低稳时皇，洽自舌然薯对虫流场对涉换乌热总起奋了宾很嘉重旺要个的弯作心用悔。骆在案射辣流培的抽前刚半骡区杰（朵x驳>忘6响0狸0姿m替m风）滤，肺温泛度醒对即各间点扎速帝度杰的榆影支响财不急大祖，附对渣于狡射片流禾的伐后傻半猴区舅（释x朽<肠6驾0岁0名m昏m狗）侍,慕进承风滤温武度斩对栽各袭点递速禽度释有狱一弄定餐的左影铅响晃。树进栋风睡温专度腿较捧高映时蛙，盛速席度宪较蠢高瘦，隙进奇风编温本度三降拉低老后团，替速快度乳有末所糖下慨降罗，般从索图柱2谊的肝可帜视嚼化疮图来谱砖可侍以步看诱出凶，旦进疼口飘温琴度脑降窄低州后列，晴5织、清6蜂、僻7查三镜个辽测骨点身已需经夫偏粥离落了迎主科射绸流泰区脉，烂使瞧得赖所终测扔速亏度尼变壳小返。层图奴4窃-芝a锤雕工妖况曲Ⅰ诵下继各针测握点乌温礼度途、挠速剃度赏分安布支图看4适-蠢b畅工歌况灵Ⅱ伍下撕各匠测勺点扎温迹度笔、杯速江度篮分谊布馆图进5男给葱出概了以B样型上进晴风燕方纯式艺下昨各信测念点箱的裙温夕度多、悼速博度兵的秒计楼算甜值财和惹测喘量砖值卡。狡在标进摸口急处票速狮度蚕的俗测猴量位值丝高迟于锄计咏算罪值骨，文由朴于尾在乎垂贵直什射兆流抱的禽条艰件悠下筛，应进黄口抵风眼速努在晃进苗风宇口狡截逆面胸上教不订均拖匀凤性码增龙加套，掘射坛流绣中翻心熊速饥度食远博高桑于裙平阅均凯速化度披，尽从臭而循与跟数钱值讽计酱算重时捏设柔定蚂的壤均芦匀锈速想度舌截矮面筑相职矛概盾蛋。聚数珍值饥计匪算鲜时煤，妇为甩了誉消淡除翼风养口蓝速适度酷不昨均旗匀乒性绵带相来挣的扬计发算丛误独差巨，沫需懂要裁将婆一狐定昆长班度江的据风觉管识纳等入绿计瞎算叔区寨域救。译从乏实绍验催结废果爱可辛以趁看滤出链，杨进喉风影温腔度拨较惕高跪时使，财沿建测袜量卸线毕温枣度庸的躁变贤化皮比豪较铜平核缓歪，晃温坛度盒升器高颤0晶.炉5梳℃问；泳温射度渗较卵低牵时即，菌则怪变稿化窃比搅较戚剧围烈产，天温夫度驾升掀高喉4势.砌2庆℃施,姥同胞一妥进乱风将速添度崇下该，团进橡口被温疏度狡相华差搜7诞.遗5桑℃壶时司，更出毕口慰温零度殃相连差做1晚.赤7费℃烘；缓B秀型而送撇风父方签式处的乖射蹦流可速葡度聚大冤于发A益型你送粘风夺方滔式贤的薄射奉流经速涨度面，娃并先且旺当稠y庸<椅3奸0允0俯m棒m种时搅，粱速嫌度拐发网生烛突腹降语。腾以罢上差现天象御说扫明荡进拜口宗温敌度含较脑低惧时叠，策自醋然驰对吧流飞对矮换笋热剥起疮了讽很列重鸦要胀的访作航用规。艘由旱于慧射灯流艳的床惯逃性忠力峰与粱受倒到放的雹热莫驱筑动酿力稿、伤重乐力测方座向母一腰致游，猪空柄气矮从车进命风孤口不出左来微后汪，许会号在昼热崭驱世动璃力贱、裕重乖力缠的偶作欧用亚下单沿志射疮流酱方怜向彻产饼生哭加传速拘；复同数时恋，兴由覆于羽壁餐面程加杰热混产嚼生懒的水浮型升鼓力逝作岸用仓，连使卵得址射茂流航左仙侧丙的天顺桐时刻针愧涡泥速恋度间提各高式，穗从班而畜使免得活射号流竞速执度丹较薄高扮，冒同围时兰射穷流岗在能y屿<简3茂0赵0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