基于fluent軟件的地下室置換通風(fēng)及換熱數(shù)值模擬綜述

曹朱款冰

摘 要 為了給地下室工作人員提供一個(gè)舒適的工作環(huán)境，保證地下工作有效進(jìn)行，有必要向地下室通入適宜溫度和速度的空氣。本文主要分析溫度、速度對(duì)地下室工作環(huán)境的影響，采用gambit軟件建立六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，以能量方程和標(biāo)準(zhǔn)k-e方程為基礎(chǔ)，運(yùn)用fluent軟件對(duì)氣流在地下室的置換通風(fēng)換熱進(jìn)行模擬，選取y=2.5，z=0兩個(gè)等值面觀察溫度和速度分布情況。結(jié)果表明：當(dāng)送風(fēng)速度取0.1或0.25m/s時(shí)，在兩個(gè)等值面都沒(méi)有出現(xiàn)速度急劇增大的現(xiàn)象，說(shuō)明置換通風(fēng)送風(fēng)速度取0.1～0.25m/s可行。而且當(dāng)送風(fēng)溫度取45攝氏度時(shí)，出現(xiàn)了較明顯的氣流回升現(xiàn)象，即送風(fēng)溫度越大，浮升力影響越大。

關(guān)鍵詞 fluent；地下室；置換通風(fēng)；換熱；數(shù)值模擬

The numerical simulation of the displacement ventilation and heat transfer in the basement based on fluent software

Abstract In order to provide staff in the basement with a comfortable working condition and ensure the underground work can progress effectively，it is necessary for air with proper temperature and velocity to be transported into the basement. The thesis mainly analyzes the effect brought by temperature and velocity on the working condition in the basement. Structured hexahedral mesh is established by using gambit software. Based on energy equation and standard k-e equation， the simulation of displacement ventilation and heat transfer in the basement is performed by using fluent software. Two ISO-surfaces（y=2.5， z=0） have been chosen to observe the temperature and velocity distribution. The results suggest that when the air supply velocity is 0.1m/s or 0.25m/s， the phenomenon that velocity increases violently doesnt occur on both ISO-surfaces， which indicates that it is feasible/OK that the air supply velocity ranges from 0.1～0.25m/s. Besides， when the air supply temperature is 45 degrees， the airflow rebound phenomenon is more obvious， that is， the bigger the air supply temperature， the greater the influence brought by the buoyancy lift.

Key words Fluent； Basement； Displacement ventilation； Heat transfer； Numerical simulation

前言

隨著各地區(qū)人口的不斷增加，所占用的土地資源逐漸增多，室外大氣環(huán)境愈加難以保證，使得部分人不得不選擇在地下室工作。對(duì)地下室的工作環(huán)境要求越來(lái)越高[1]。但隨著在地下室工作的人數(shù)增多，會(huì)產(chǎn)生的二氧化碳會(huì)逐漸增多，由于二氧化碳是溫室氣體，積聚得過(guò)多會(huì)使地下室內(nèi)溫度過(guò)高，產(chǎn)生熱不舒適感；加上如果通入至人員呼吸區(qū)的氣流速度過(guò)大（送風(fēng)速度過(guò)大），會(huì)使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的吹風(fēng)感[2]。這同樣會(huì)嚴(yán)重影響地下室工作人員的工作進(jìn)度，所以需要控制好送風(fēng)速度和送風(fēng)溫度從而保證地下室人員工作的舒適度。良好的通風(fēng)和換熱條件有助于保證適宜的地下工作環(huán)境，能使工作人員的生命安全得到保障。為了保證地下室良好工作環(huán)境，不僅要確定好送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度，還要考慮選取合理的通風(fēng)方式。與混合通風(fēng)相比，采用置換通風(fēng)方式能夠保證地下室較高的熱舒適性、空氣品質(zhì)、合理的送風(fēng)速度，進(jìn)而可以保證良好的通風(fēng)效率[3]。當(dāng)下，在研究地下室內(nèi)速度分布和溫度分布方面，多數(shù)學(xué)者用穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬[4]。

為了全面分析溫度、速度對(duì)地下室工作環(huán)境的影響，且鑒于目前置換通風(fēng)主要應(yīng)用于辦公室、體育建筑、工業(yè)建筑等，而在地下室的應(yīng)用未見(jiàn)報(bào)道[5]。本文通過(guò)fluent軟件采用穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法代替實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)地下室速度分布和溫度分布進(jìn)行分析。

1 模型對(duì)象概述

本文采用西安某地區(qū)的地下室為研究對(duì)象，此地下室尺寸為長(zhǎng)*寬*高=30m*5m*20m，除了速度入口和自由流出口外，地下室周?chē)际潜诿?，壁厚?.2m。有一個(gè)西外墻，入口位于西外墻側(cè)，尺寸為長(zhǎng)*高=0.4m*0.4m，有一個(gè)東外墻，自由流出口位于東外墻側(cè)，尺寸為寬*高=0.5m*0.5m，頂部壁面與地下室內(nèi)部空氣直接接觸，無(wú)絕熱壁面。通風(fēng)壁面尺寸為長(zhǎng)*寬*高=30m*0.5m*0.5m，通風(fēng)壁面處有三個(gè)尺寸相同的通風(fēng)口，通風(fēng)口尺寸與送風(fēng)口尺寸一樣。上述的長(zhǎng)是指x方向，寬指y方向，高指z方向。

2 數(shù)值模擬分析

2.1 物理模型的簡(jiǎn)化假設(shè)

地下室內(nèi)空氣流場(chǎng)為三維湍流流場(chǎng)，為了準(zhǔn)確分析模擬結(jié)果，特做出以下假設(shè)：

（1）地下室內(nèi)流動(dòng)的空氣視為理想且不可壓縮氣體；

（2）流動(dòng)的空氣物性為常數(shù)[6]；

（3）地下室內(nèi)部沒(méi)有濕傳遞；

（4）空氣的流動(dòng)狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)、湍流；

（5）送入地下室內(nèi)的冷風(fēng)量足夠；

（6）送風(fēng)口處輸送的冷空氣溫度較地下室工作溫度低但相差不大；

（7）地下室周?chē)诿媾c空氣存在對(duì)流熱交換；

（8）通入地下室內(nèi)的氣流速度不高，湍流程度小；

（9）地下室內(nèi)輻射換熱不計(jì)；

（10）地下室內(nèi)無(wú)其他氣流組織[7]；

2.2 物理模型及邊界條件設(shè)定

就上述30m*5m*20m的地下室而言，入口設(shè)為速度入口邊界條件，并在進(jìn)口處設(shè)置等溫條件；由于出口速度和壓力未知，出口設(shè)為自由流出口；除速度入口和自由流出口外，周?chē)荚O(shè)為壁面邊界條件。其中除了底面和通風(fēng)壁面設(shè)為等溫邊界條件外，其余壁面都設(shè)為對(duì)流邊界條件。外界自由溫度為20攝氏度。

2.3 數(shù)學(xué)模型

由于涉及氣流在地下室內(nèi)的流動(dòng)換熱問(wèn)題，所以此處空氣流動(dòng)遵循動(dòng)量守恒和能量守恒方程。又因?yàn)榇颂幖僭O(shè)空氣為理想不可壓縮流體，故連續(xù)性方程也是滿足的。由于是完全湍流問(wèn)題，不存在層流區(qū)及層流到湍流的過(guò)渡，故采用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型、標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)[8].另需求解輸運(yùn)方程。

（1）連續(xù)性方程

式中：Gk是由于平均速度梯度引起的湍動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)；Gb是由于浮力引起的湍動(dòng)能產(chǎn)生項(xiàng)；YM代表可壓縮湍流中脈動(dòng)擴(kuò)張的貢獻(xiàn)；C1ε、C2ε、C3ε是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；ɑk、ɑε分別表示湍動(dòng)能和耗散率對(duì)應(yīng)的Prandtl數(shù)；Sk、Sε是源項(xiàng)。

3 模擬結(jié)果分析

首先保持送風(fēng)速度，送風(fēng)溫度不變，進(jìn)行速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的模擬，即分析在穩(wěn)態(tài)情況下地下室內(nèi)氣流的速度分布和溫度分布，取送風(fēng)溫度為30攝氏度，送風(fēng)速度為0.1m/s。本文采用的求解器為默認(rèn)設(shè)置，即壓力基、絕對(duì)速度；由于采用壓力基求解器，所用的格式只能為隱式格式。本文采用的湍流模型為標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，相應(yīng)的壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，算法采用SIMPLE算法。

在采用三維模型進(jìn)行模擬時(shí)，必須要?jiǎng)?chuàng)建內(nèi)部面才能查看計(jì)算結(jié)果[9]。此處創(chuàng)建z=0，y=2.5的等值面進(jìn)行察看，并且建立（0，2.5，0）、（30，2.5，0）的線段，察看此線段的散點(diǎn)圖。從tecplot后處理軟件畫(huà)出的等值線和云圖混合圖如下

由上面的云圖、等值線圖和散點(diǎn)圖可看出，z=0截面截過(guò)通風(fēng)壁面，從z=0截面的溫度分布云圖可以看出，最左上角送風(fēng)口處溫度最高，從最左上角一直到三個(gè)通風(fēng)口處溫度逐步降低，由于采用置換通風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)口處氣流的溫度較工作區(qū)溫度低，而且溫度較高的氣流會(huì)向上流動(dòng)。此處氣流經(jīng)過(guò)三個(gè)通風(fēng)口處依次向下流動(dòng)，故溫度降低。氣流在經(jīng)過(guò)三個(gè)通風(fēng)口向下流動(dòng)時(shí)將z=0截面分為四個(gè)區(qū)域，其中從最左側(cè)到第一個(gè)通風(fēng)口所在區(qū)域溫度最低，約為293K。在氣流從三個(gè)通風(fēng)口逐步下降的過(guò)程中，溫度降低幅度不大，溫度梯度較小，故熱量交換不夠強(qiáng)烈。

從z=0截面的速度分布云圖來(lái)看，與其溫度云圖類(lèi)似，還是最左上方送風(fēng)口處速度最大，約為0.1m/s，氣流從左上方橫向經(jīng)過(guò)三個(gè)通風(fēng)口時(shí)速度逐漸降低。由于置換通風(fēng)送風(fēng)速度較低，動(dòng)量較小，故湍流強(qiáng)度較低。氣流從三個(gè)通風(fēng)口向下流動(dòng)時(shí)，速度降低幅度不超過(guò)0.05m/s。雖然速度變化較小、動(dòng)量交換不強(qiáng)，但是從速度云圖可以看出，分成的四個(gè)區(qū)域中沒(méi)有氣流流動(dòng)，即氣流流動(dòng)速度為0，產(chǎn)生了動(dòng)量損失。當(dāng)氣流流到此截面最下端時(shí)，都斜向右流動(dòng)，直至氣流流動(dòng)到最底端也未發(fā)生摻混現(xiàn)象。氣流每經(jīng)過(guò)一個(gè)通風(fēng)口都會(huì)出現(xiàn)分流情況，除了經(jīng)過(guò)每個(gè)通風(fēng)口向下流動(dòng)之外，在橫向，氣流從一個(gè)通風(fēng)口流向另一個(gè)通風(fēng)口時(shí)，中間行程中速度保持均勻，直到到達(dá)另一個(gè)通風(fēng)口時(shí)，速度才會(huì)減少。

從y=2.5截面速度分布云圖來(lái)看，由于置換通風(fēng)的送風(fēng)速度較低，動(dòng)量交換弱，所以截面各點(diǎn)速度近乎保持均勻，相差不大，不會(huì)使人體產(chǎn)生強(qiáng)烈的吹風(fēng)感。中間的三個(gè)小渦處速度較高，三個(gè)小渦處的速度由外到內(nèi)均勻增大，逐步增加0.005m/s，在渦核處速度最高。第一個(gè)渦的渦核處速度為0.035m/s，第二個(gè)渦的渦核處速度為0.03m/s， 第三個(gè)渦的渦核處速度為0.025m/s，氣流從送風(fēng)口到三個(gè)小渦處速度會(huì)發(fā)生小幅的降低，離出風(fēng)口越近，產(chǎn)生的渦層數(shù)越多，渦核處速度越高，動(dòng)量交換越強(qiáng)烈；離出風(fēng)口越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的渦層數(shù)越少，動(dòng)量交換越弱。渦的周?chē)俣容^低，第一個(gè)渦的周?chē)俣葹?.005m/s，第二個(gè)渦和第三個(gè)渦周?chē)鷽](méi)有流線，速度為0

分析y=2.5截面溫度分布云圖可知，溫度線相對(duì)速度線分布比較密集，說(shuō)明熱量交換較動(dòng)量交換強(qiáng)烈。渦和渦的周?chē)鷾囟认嗖畈淮螅侨齻€(gè)渦的周?chē)鷾囟容^低，氣流在經(jīng)過(guò)第一個(gè)渦之前，溫度基本保持均勻，熱量交換弱。在第一個(gè)渦附近溫度為294.5K，在先不考慮三個(gè)渦處的溫度分布，而只考慮渦周?chē)鷾囟确植嫉那闆r下，離第一個(gè)渦越遠(yuǎn)，溫度越低；從第二個(gè)渦開(kāi)始，每經(jīng)過(guò)一個(gè)渦，溫度均勻降低，溫度下降0.5K，當(dāng)氣流徹底遠(yuǎn)離第三個(gè)渦時(shí)，溫度更低，降至293.5K。三個(gè)渦處的溫度較其周?chē)臏囟纫撸颐總€(gè)渦由外向內(nèi)溫度均勻升高，上升幅度0.5K，在渦核處溫度最高。前兩個(gè)渦的渦核處溫度為296.5K，第三個(gè)渦的渦核處溫度為296K。三個(gè)渦處熱量交換強(qiáng)度基本一致，與距送風(fēng)口的遠(yuǎn)近無(wú)關(guān)。

從上面z=0截面處的流線圖可看出：由于冷空氣較重，有向下流動(dòng)的趨勢(shì)，所以此截面底部冷空氣密度大，流線相對(duì)較密集，不過(guò)從各個(gè)通風(fēng)口流到底部的冷空氣溫度差別不大，熱量交換較弱。氣流從第二個(gè)通風(fēng)口流向底端時(shí)發(fā)生了摻混現(xiàn)象，雖然氣流有回升，但是回升現(xiàn)象不明顯，說(shuō)明浮升力影響較小。

從線段line15的速度散點(diǎn)圖可看出，速度大小呈連續(xù)變化，未出現(xiàn)階躍現(xiàn)象，說(shuō)明動(dòng)量和能量一樣，不會(huì)突然增大或減小。在位置0-5m和11-15m處，速度基本保持不變，大小接近于0，說(shuō)明此處動(dòng)量交換很微弱；整體來(lái)看，速度出現(xiàn)了三次波動(dòng)，且位置越遠(yuǎn)，波動(dòng)幅度越大，速度變化越大，動(dòng)量交換越強(qiáng)，湍流強(qiáng)度越高。從位置x=5m處速度開(kāi)始增長(zhǎng)，到大約x=8m位置處，出現(xiàn)了一個(gè)速度極大值，約為0.0275m/s，然后到大約x=11m處速度逐步下降。由x=5m到x=8m及x=8m到x=11m處速度變化幅度基本相同，動(dòng)量交換強(qiáng)度基本一樣。從x=15m處速度又開(kāi)始逐步增加，直到大約x=17m處出現(xiàn)了第二個(gè)速度極大值，大約為0.035m/s。這段時(shí)間內(nèi)的速度變化率要比x=5m到x=8m區(qū)間要大，速度變化更快，動(dòng)量交換更強(qiáng)烈，接著速度值又開(kāi)始下降直到x=18m，從x=8m到x=11m和x=17m到x=18m雖然速度變化幅度基本一致，但是后者位置變化小，說(shuō)明后者動(dòng)量交換更強(qiáng)烈；從x=25m處開(kāi)始不斷增長(zhǎng)直到約x=26m的位置，這時(shí)速度達(dá)到了最大值約為0.0425 m/s，在這一段區(qū)間內(nèi)速度變化最快，動(dòng)量交換最強(qiáng)烈。在特征長(zhǎng)度和空氣物性參數(shù)保持不變的情況下，雷諾數(shù)達(dá)到最大，湍流強(qiáng)度達(dá)到最高。在x=26m位置之后，速度先快速下降然后平緩下降，直到x=30m處速度為零。

觀察線段line15的溫度分布圖，從位置x=0處到約x=2.5m處溫度平緩增加，熱量交換微弱；x=2.5m到x=5m及x=10m到約x=14m溫度基本保持均勻，這兩段區(qū)間內(nèi)幾乎不發(fā)生熱量交換。而在約x=6m到x=10m位置處，溫度變化較大，熱量交換變強(qiáng)，在約x=8m處出現(xiàn)第一個(gè)溫度極大值，約為23攝氏度。在x=25m到約x=26m處也是如此，此段區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)了另一個(gè)溫度極大值。在x=15m到約x=17.5m位置處出現(xiàn)了溫度最大值，約為23.75攝氏度，其余區(qū)間段溫度變化較平緩。換熱強(qiáng)度較低，但是這條線段上的所有點(diǎn)均比送風(fēng)溫度低，而根據(jù)置換通風(fēng)熱輕冷重的原理，溫度較低的空氣都向下流動(dòng)，也可以說(shuō)位置越低，空氣溫度越低，故這條線段低于送風(fēng)口。

再保持送風(fēng)溫度不變，將送風(fēng)速度改為0.25m/s，從tecplot后處理軟件得到的y=2.5，z=0截面速度等值線和云圖混合圖如下：

從y=2.5截面速度分布圖可以看出，與送風(fēng)速度為0.1m/s相似，除了三個(gè)小渦處之外，周?chē)俣确植急容^均勻，約為0.0125m/s，可以認(rèn)為沒(méi)有動(dòng)量交換，而且周?chē)俣刃∮谌齻€(gè)小渦處的速度。在三個(gè)小渦處有較密集的速度線，說(shuō)明三個(gè)小渦處有較強(qiáng)的動(dòng)量交換。觀察三個(gè)小渦由外到內(nèi)速度均勻增加，在渦核處速度最大，這與送風(fēng)速度為0.1m/s時(shí)的規(guī)律相似，第一個(gè)渦的渦核處的速度為0.1m/s，第二個(gè)渦的渦核處的速度為0.075m/s，第三個(gè)渦的渦核處的速度為0.0625m/s。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，三個(gè)渦的最外層速度都為0.0125m/s， 第一個(gè)渦的渦核處速度和最外層速度相差最大，且第一個(gè)渦的渦層數(shù)最多。故渦層數(shù)越多，速度差越大，動(dòng)量交換越強(qiáng)烈。

觀察z=0截面可以得出，送風(fēng)口處速度最大，氣流每過(guò)一個(gè)通風(fēng)口發(fā)生分流，且速度降低，離送風(fēng)口越遠(yuǎn)，通風(fēng)口處速度越低。由于冷空氣密度較大，氣流會(huì)向下流動(dòng)。氣流從每個(gè)通風(fēng)口向下流動(dòng)時(shí)速度均勻減小，三個(gè)通風(fēng)口處下降的氣流彼此不發(fā)生摻混。由于氣流從三個(gè)通風(fēng)口下降的過(guò)程中速度發(fā)生了變化，即發(fā)生了動(dòng)量交換，最后速度都變?yōu)?.0125m/s。從橫向來(lái)看，從送風(fēng)口到第一個(gè)通風(fēng)口以及從一個(gè)通風(fēng)口到另一個(gè)通風(fēng)口前速度保持均勻，只是在分流處發(fā)生動(dòng)量交換。從三個(gè)通風(fēng)口可看出，第一個(gè)通風(fēng)口處速度較其他兩個(gè)通風(fēng)口處速度大，故第一個(gè)通風(fēng)口處下降的氣流動(dòng)量交換最強(qiáng)烈，第三個(gè)通風(fēng)口處速度最低，說(shuō)明距送風(fēng)口越遠(yuǎn)，動(dòng)量損失越大。

通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，送風(fēng)速度為0.1m/s與送風(fēng)速度為0.25m/s的兩截面速度分布規(guī)律相似，y=2.5截面速度分布比較均勻；z=0截面通風(fēng)口處速度變化都比較均勻，由于冷空氣比較重，所以會(huì)向下流動(dòng)，向下流動(dòng)時(shí)未出現(xiàn)中途回升現(xiàn)象。當(dāng)送風(fēng)速度取0.25m/s時(shí)，在y=2.5截面三個(gè)渦處的速度變化較大，故送風(fēng)速度越大，動(dòng)量交換越強(qiáng)。但即便有較強(qiáng)的動(dòng)量交換，也沒(méi)有出現(xiàn)在某一處速度急劇增加的情況，故置換通風(fēng)送風(fēng)速度取0.1-0.25m/s內(nèi)都是可行的。

接著保持送風(fēng)速度0.1m/s不變，改變送風(fēng)溫度至45攝氏度，用tecplot軟件得到的y=2.5和z=0截面溫度分布圖如下：

從y=2.5截面溫度分布圖可以看出，在三個(gè)小渦處的溫度要比其周?chē)臏囟纫?，且距離送風(fēng)口較遠(yuǎn)的渦的周?chē)鷾囟容^高，離送風(fēng)口越近，周?chē)鷼饬鞯臏囟仍降汀９蕪淖笙蛴铱?，第三個(gè)渦周?chē)鷾囟茸畹?，約為294.25K，第二個(gè)渦周?chē)鷾囟却沃译x第二個(gè)渦越近，周?chē)鷾囟仍礁?，距第二個(gè)渦較近的周?chē)鷾囟葹?96.75K，第一個(gè)渦周?chē)鷾囟茸罡?，約298K。觀察整個(gè)截面圖可以看出：自左向右，前兩個(gè)渦周?chē)鷾囟染€分布較密集，第三個(gè)渦周?chē)鷾囟染€分布較稀疏，故前兩個(gè)渦周?chē)鷾囟容^高，且氣流每經(jīng)過(guò)一個(gè)渦溫度逐步均勻降低。這三個(gè)渦呈層狀分布，由外向內(nèi)溫度逐步均勻增加，每過(guò)一層溫度都增加1.25K，在渦核處溫度最高，第一個(gè)渦的渦核處溫度為301.75K，第二個(gè)渦的渦核處溫度為303K，第三個(gè)渦的渦核處溫度為299.25K?？梢酝ㄟ^(guò)渦的渦核處溫度和最外側(cè)溫度差的大小來(lái)判斷三個(gè)渦處熱量交換的強(qiáng)度，這三個(gè)渦的渦核處溫度和最外側(cè)溫度差近乎一致，可以認(rèn)為這三個(gè)渦的熱量交換強(qiáng)度是一樣的，由于三個(gè)渦處溫度線分布較密集，所以換熱強(qiáng)度高。第三個(gè)渦之后的區(qū)域各點(diǎn)溫度恒定為293K，可以認(rèn)為無(wú)熱量交換。

由z=0截面溫度分布圖可知，送風(fēng)口處溫度最高為318K。從橫向看，自送風(fēng)口到第一個(gè)通風(fēng)口且自一個(gè)通風(fēng)口到另一個(gè)通風(fēng)口之前，溫度保持均勻，只有在氣流分流處溫度才發(fā)生變化，離送風(fēng)口越遠(yuǎn)，通風(fēng)口處溫度越低。由于冷空氣較重，故經(jīng)過(guò)通風(fēng)口時(shí)有向下流動(dòng)的趨勢(shì)。氣流從通風(fēng)口下降的過(guò)程中，溫度逐步均勻降低。當(dāng)下降到最底端時(shí)，溫度達(dá)到了最低。

從上面的流線圖可以看出，經(jīng)過(guò)第一個(gè)通風(fēng)口下降的氣流出現(xiàn)了回升現(xiàn)象，上升至第二個(gè)通風(fēng)口處與其氣流發(fā)生了摻混，從第二個(gè)通風(fēng)口下降后回升的氣流與從第三個(gè)通風(fēng)口下降后左側(cè)回升氣流發(fā)生了接觸，從第三個(gè)通風(fēng)口下降后右側(cè)回升的氣流回升到了第三個(gè)通風(fēng)口，發(fā)生了輕微摻混現(xiàn)象。

通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，送風(fēng)溫度為30攝氏度和送風(fēng)溫度為45攝氏度時(shí)溫度分布規(guī)律相似，在y=2.5截面上三個(gè)渦處熱量交換較為劇烈，渦的周?chē)鷾囟容^低，在三個(gè)渦處由外到內(nèi)溫度逐步均勻升高，只是當(dāng)送風(fēng)溫度為45攝氏度時(shí)，三個(gè)渦處的溫度變化較大，渦核處溫度較高。在z=0截面上都存在分流現(xiàn)象，氣流從通風(fēng)口下降的過(guò)程中，溫度都是均勻降低的。而且橫向看氣流在每經(jīng)過(guò)一個(gè)通風(fēng)口前溫度保持均勻，在分流處溫度降低，當(dāng)送風(fēng)溫度為45攝氏度時(shí)出現(xiàn)了較為明顯的氣流回升現(xiàn)象。說(shuō)明送風(fēng)溫度越高，浮升力影響越大。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）采用置換通風(fēng)方式選用的送風(fēng)速度低，紊流度小，不會(huì)出現(xiàn)速度過(guò)大或紊流度過(guò)大而造成的強(qiáng)烈吹風(fēng)感，采用置換通風(fēng)時(shí)，適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)溫度可以保證人體的熱舒適。

（2）保持送風(fēng)溫度不變，當(dāng)送風(fēng)速度取0.1和0.25m/s時(shí)，y=2.5和z=0兩截面的速度分布規(guī)律類(lèi)似，冷空氣從通風(fēng)口經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生分流，從通風(fēng)口向下流動(dòng)的氣流同時(shí)斜向右流動(dòng)，彼此互不摻混。在y=2.5截面上三個(gè)小渦的周?chē)俣确植驾^均勻。然而當(dāng)送風(fēng)速度取0.25m/s時(shí)，在y=2.5截面上的三個(gè)小渦處速度變化較大，動(dòng)量交換較劇烈。

（3）雖然y=2.5截面處動(dòng)量交換較強(qiáng)，但是送風(fēng)速度取0.1m/s和0.25m/s時(shí)都未出現(xiàn)速度急劇增大的情況，故置換通風(fēng)速度取0.1-0.25m/s都可行。

（4）保持送風(fēng)速度不變，當(dāng)送風(fēng)溫度取30攝氏度和45攝氏度時(shí)，y=2.5和z=0兩截面溫度變化規(guī)律類(lèi)似，但是送風(fēng)溫度為45攝氏度時(shí)，在y=2.5截面上三個(gè)小渦處溫度變化較大，可得出： 溫度越高，熱量交換越劇烈。同時(shí)觀察z=0截面氣流流線圖可知，兩種送風(fēng)溫度下都出現(xiàn)了摻混現(xiàn)象，當(dāng)送風(fēng)溫度取45攝氏度時(shí)回升現(xiàn)象較明顯，所以送風(fēng)溫度越高，浮升力影響越大。送風(fēng)溫度越高，向下流動(dòng)的冷空氣量越少，地下室積聚的熱量越不容易帶走，人員舒適性越難以保證。故取較低的送風(fēng)溫度30攝氏度較適宜。

（5）從z=0截面氣流流線圖可看出，當(dāng)送風(fēng)溫度取30攝氏度和45攝氏度時(shí)，雖然在截面底部空氣的溫差不大，熱量交換不強(qiáng)，但是積聚的冷空氣量多。

（6）利用tecplot軟件可以很直觀地看出某截面的溫度、速度值，從而容易判斷某截面的溫度和速度變化規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱紅鈞.Fluent15.0流場(chǎng)分析實(shí)戰(zhàn)指南[M].北京：人民郵電出版社，2015：59-63.

[2] 魏本鋼，連之偉，蘭麗，等.床頭睡眠送風(fēng)末端裝置的實(shí)驗(yàn)研究[J].暖通空調(diào)，2012，42（8）：104-108.

[3] 牟國(guó)棟，詹淑慧，趙懋林.置換通風(fēng)與CFD數(shù)值模擬[J].建筑節(jié)能，2009，37（1）：36-39.

[4] 張強(qiáng)，杜清義.置換通風(fēng)房間負(fù)荷及通風(fēng)效率的非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬及分析[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，39（2）：171-176.

[5] 劉曉凡.餐飲業(yè)廚房置換通風(fēng)方式的數(shù)值模擬分析研究[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2010.

[6] 閔凱.置換通風(fēng)室內(nèi)熱舒適性的數(shù)值模擬研究[J].制冷與空調(diào)：四川，2007，21（1）：9-14.

[7] GB 50736-2012.民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[8] 段中喆.ANSYS FLUENT流體分析與工程實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015：33.

[9] 胡仁喜，康士廷. Fluent16.0流場(chǎng)分析從入門(mén)到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016：107.