通风对室内有害气体净化效应毕业论文设计.doc

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1、本科毕业设计（论文）通风对室内有害气体净化效应河南理工大学毕业设计（论文）任务书专业班级：学生姓名：一、题目：通风对室内有害气体净化效应 二、起止日期 三、主要任务与要求（一）建立三维实物模型，选择合适的湍流封闭模型和基本微分方程的求解方法。主要讲解多相流模型和标准湍流模型。（二）使用fluent软件采用标准的方程和多相流混合模型进行求解 求解在风速为1m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布 求解在风速为2m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布； 求解在风速为3m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布； 求解在风速为1m/s时，木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布； 求解在风速为2m/s时，

2、木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布； 求解在风速为3m/s时，木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布； （三）比较上述不同情况下，室内甲醛气体的浓度分布，得出有利于室内甲醛扩散的比较好的风速。 （四）最后，对本文的研究工作进行总结、归纳，并提出需要进一步研究的工作。 指导教师： 职称： 院 领 导： 签字（盖章） 年 月 日河南理工大学毕业设计（论文）评阅人评语题目：通风对室内有害气体净化效应 评 阅 人： 职称： 工作单位： 年 月 日河南理工大学毕业设计（论文）评定书题目：通风对室内有害气体净化效应 指导教师： 职称： 年 月 日 河南理工大学毕业设计（论文）答辩许可证答辩前向毕业

3、答辩委员会（小组）提交了如下资料：1、设计（论文）说明共页2、图纸共张3、指导教师意见共页4、评阅人意见共页经审查， 理论与应用力学 专业 1 班 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。 指导教师： 签字（盖章） 年 月 日根据审查，准予参加答辩。 答辩委员会主席（组长） 签字（盖章） 年 月 日河南理工大学毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议土木工程 学院 理论与应用力学 专业10-01 班 同学的毕业设计（论文）于 2014年 06 月 13 日进行了答辩。根据所

4、提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总成绩： 三、答辩组组长签名：答辩组成员签名：答辩委员会主席： 签字（盖章）VI河南理工大学本科毕业论文 通风对室内有害气体净化效应 年 月 日1 通风对室内有害气体净化效应摘要 室内空气质量的好坏与人类健康密切相关。新型建筑材料、装潢材料和家用化学材料的推广使用，造成室内空气污染严重，而甲醛是室内空气污染危害最严重且最常见的是污染物之一。有效的通风可以控制室内甲醛浓度而使其很容易地符合设计要求。 本文采用Flue

5、nt 软件来模拟三维空调室内气流组织的流动形式，研究了送风速度对仅有木质地板和放置沙发、立柜的单居室室内气流分布的影响及甲醛浓度的分布影响，且在Fluent 软件和Tecplot中以直观的图像方式表示出了各种不同气流组织和送风速度方案下甲醛浓度分布场。并通过对比，得到只有木质地板释放甲醛时，得出送风速度不宜太大，以2m/s 为最佳。在木质地板和放置沙发、立柜都释放甲醛时，3m/s为最佳。 关键词：室内 送风速度 甲醛扩散 数值模拟Ventilation for indoor harmful gas purifying effectAbstractThe stand or fall of ind

6、oor air quality are closely related to human health. New building materials, decoration materials and household chemical materials to promote the use, cause indoor air pollution, indoor air pollution and hazards of formaldehyde is the most serious and most common is one of contaminants.Effective ven

7、tilation of indoor formaldehyde concentration can be controlled so that it is easy to meet the design requirements.This paper uses the Fluent software to simulate the flow in the form of three-dimensional air-conditioned indoor air, studied the wood floors and air velocity only place sofa, distribut

8、ion on single bedroom closet distribution of indoor air concentrations of formaldehyde, and in the Fluent software and the Tecplot in an intuitive way of showing a picture of formaldehyde concentration distribution field under various airflow and air velocity program. By contrast, only the wooden fl

9、oor to get the release of formaldehyde, air speed should not be too drawn to 2m / s for the best. When placed in wooden floors and sofas, wardrobe are releasing formaldehyde, 3m / s for the best.Key words: indoor; air supply velocity; formaldehyde diffusion; numerical simulationII目录1绪论11.1选题背景11.2国内

10、外对室内污染的研究现状11.3本文主要的研究内容32室内甲醛散发数值模拟理论5 2.1室内甲醛散发模拟的基本原理5 2.2湍流流动的Reynolds时均方程5 2.3 湍流封闭模型6 2.4气态物质的散发和分布模拟73 模型的建立93.1 室内空气流动模型的建立93.2几何模型的建立103.3网格的划分113.4 边界条件123.5迭代的SIMPLE算法124 方程的求解及结果的后处理144.1 Fluent里面的设置144.2数值模拟的结果及比较164.3数值模拟结果164.3.1不同风速下y=0截面甲醛浓度分布164.3.2不同风速下z=0.2截面甲醛浓度分布204.3.3放置沙发立柜不同

11、风速下y=0截面甲醛浓度分布224.3.4放置沙发立柜不同风速下z=-0.3截面甲醛浓度分布245结论295.1结论295.2展望29参考文献30致谢31III 1绪论1.1选题背景（每一部分都应该有相应的参考文献）随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对自己的居住条件要求也不断提高。然而室内建材及建筑装修材料散发出大量的挥发性有机化合物严重恶化了室内空气品质，甲醛就是其中常见的一种挥发性有机污染源，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，成为室内空气污染中人们所关注的焦点。甲醛是最简单、最常见的醛类物质，其理化性质为：无色具有强烈刺激性气味，沸点- 1915 比重1106，易溶于水、

12、醇和醚，是一种溶解度很大、挥发性很强的有毒物质1。当空气中的甲醛浓度超过0.6mg/m3时，人的眼睛会受到刺激，咽喉会感到不适和疼痛，在含甲醛10ppm的空气中停留几分钟，眼睛就会流泪不止。长期接触低剂量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。甲醛还有致畸、致癌的作用，据流行病学调查，长期接触甲醛的人，可以引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症2。据调查，新装修的房间甲醛的超标率达60 %100 %3。来自室内装修和装饰材料。用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板的刨花板

13、等人造板材，因为使用的胶粘剂以甲醛为主要成份的脲醛树脂，板材中残留的和末参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放，是形成室内空气中甲醛的主体。含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，比如贴墙布，贴墙化纤在地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。甲醛已成为室内空气污染物的主要成分4。甲醛在室内的浓度变化主要与室内污染源的释放量和释放规律有关，也与使用年限、室内温度、湿度及通风强度等因素有关，其中通风的影响最为重要。5所以把室内污染物定为极有代表性的甲醛，净化方式定为影响最大的方式自然通风。1.2室内污染物扩散的研究现状（）半角全角标点由于通风房间室内空气流动多为湍流流动（Turbulent Flow）

14、，而人们对湍流机理的认识至今还不完全，在工程应用方面，目前多为半经验的、唯像的模拟，所以对湍流的模拟始终成为室内空气数值模拟的一个主要研究方向。限于目前的计算机能力，工程中最常采用的是涡粘系数模型EVM（eddy viscosity model）中的标准k-模型或其变形。而k-模型对于等温流动情形能模拟得很好，鉴于模拟室内污染物的扩散多在等温条件下，不考虑热传导，故采用标准的k-二方程模型就能够满足需求。近年来国内一些学者对于室内污染物扩散进行了数值模拟，结果如下：付小平通过数值模拟，得出了室内气体污染物浓度随通风时间的变化，并利用数值模拟结果和实验数据证明：标准的k-模型和组分输运模型能较好

15、地模拟室内上送下回的通风方式稀释室内污染物的过程6。吴猛等采用Fluent6.1计算软件，用大涡模拟方法（LES）对整套住宅在自热通风时室内空气污染物排放过程进行了模拟，根据不同的房间类型及通风口布置方式设置两种工况，得到流场和污染物质量分数场数据7。张俊杰等利用计算流体力学（CFD）方法模拟了不同通风方式和不同送风速度下室内污染物的浓度分布，模拟和分析结果表明，适当的送风速度可以有效降低室内污染物的浓度8。 刘娣等用CFD方法模拟了空调卧室内制冷制热运行时3种不同的住宅空调模式(包括普通窗式空调器、分体机及具有引入新风的热回收装置的窗式空调器)分别位于高位置和低位置时室内空气温度及流速、有机

16、污染物(甲醛)浓度及CO2的分布，并进行比较结果表明，空调器的类型、位置及新风量对空气环境影响较大。夏季制冷运行时，带热回收装置的窗式空调器置于低位置时可以获得良好的室内流场分布，稀释和携带走室内的CO2和污染物；而该装置置于高处时，流场结构不合理；其它空调模式下由于没有引入新风，产生室内污染物堆积。冬季制热运行与夏季制冷运行时的结论相同9。 张牛牛等利用计算流体力学(CFD)中的Fluent6.2软件，模拟了两种气流组织形式分别在3种通风速度下室内气流组织的速度场和甲醛的浓度场分布。对得出的速度场和浓度场进行分析：每种气流组织形式的速度场和浓度场都有较好的耦合性;其中下侧进上出的通风方式能更

17、好的排除污染物；另外，适当增大送风速度能更好的降低污染物浓度10。 马飞等对建筑室内香料污染物扩散的控制方法进行了研究。分析了香料污染物产生的根源和扩散特性，制定了分区控制、先收集后处理的控制策略。设计了排气柜排风系统，基于数值模拟优化了排风系统参数,确定了最优风道流速5.6-6.0 m/s实测结果表明，采用分区控制污染源，利用排气柜收集污染物是控制香料污染物扩散的有效方式,香料污染物收集率达90%以上11。 胡平放等以计算流体力学和传热学为基础，利用FLUENT软件建立了四种典型气流组织形式的物理及数学模型，运用k-模型对室内气流组织进行了三维数值模拟。对各种气流组织形式下建筑物室内的流场、

18、温度场及浓度场的数值模拟结果进行分析比较。结果表明:置换通风在温度场、速度场、污染物浓度场、通风效率及人体热舒适性等方面均优于混合通风的几种气流组织形式12。数值模拟法是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。它可以模拟室内空气中气流的运动状态和污染物在空气中的分布状况，使研究人员更深刻地认识室内污染物的分布规律。本次毕业设计旨在利用Fluent数值模拟室内污染物（简化为甲醛）在不同空调送风形式下扩散的浓度分布，并对其结果进行分析，选择出有利于甲醛扩散的气流形式，希望对理论研究起到一定的辅助作用。1.3本文主要的研究内容 人们现在都非常重视环境问题

19、，因为环境直接影响人类的生存与发展。环境问题包含两个方面：室内环境与室外环境。据统计人们有80的时间生活工作都在室内，随着社会发展和人们生活水平的提高，工作居住环境不断改善，许多建筑物都进行了高级装修，而这些高级装修建材中就含有大量的有毒物质，它们种类繁多，分布广泛，其中含量最多的、最有代表性的是甲醛13。所以本文就对一般室内装修中含有的甲醛进行最有效的通风处理，运用Fluent软件对通风条件下甲醛的浓度进行精确有效的分析。选取单居室作为研究的对象，考虑到释放甲醛的家具有很多，比如沙发、立柜、木质地板、粉刷的墙壁。就采取先单个研究然后再综合研究的策略。具体实施的步奏如下：（一）建立三维实物模型

20、，选择合适的湍流封闭模型和基本微分方程的求解方法。主要讲解多相流模型和标准k-湍流模型。（二）使用Fluent软件采用标准的k-方程和多相流混合模型进行求解求解在风速为1m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布求解在风速为2m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布；求解在风速为3m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布；求解在风速为1m/s时，木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布；求解在风速为2m/s时，木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布；求解在风速为3m/s时，木质地板、沙发、立柜散发的甲醛的浓度分布； （三）比较上述不同情况下，室内甲醛气体的浓度分布，得出有利于室内甲醛扩散的比较好的风

21、速。 （四）最后，对本文的研究工作进行总结、归纳，并提出需要进一步研究的工作。 2室内甲醛散发数值模拟理论 2.1室内甲醛散发模拟的基本原理室内甲醛扩散模拟技术的两大理论核心是计算流体动力学和数值分析方法，它是使用一组微分方程描述空间中流体的流动情况，首先对计算区域进行离散，在此基础上将微分方程转化为代数方程，求解出微分方程组的数值解，然后再获得流场的相关性质。 2.1.1湍流流动的Reynolds时均方程无论湍流是多么复杂，其流动过程仍然由连续介质力学的几个基本方程控制。如果忽略大气的可压缩性、温度变化因素以及砌体力的作用，则这些基本方程包括连续性方程和Navier-Stokes方程5，即

22、（2-1） （2-2）式中(i=1,2,3)为方向的速度分量，为压力，为空气密度，为气流的运动粘性系数，波纹符“”表示瞬时量。连续性方程（2-1）是由钝体空气动力学的质量守恒方程，假定空气密度为常数得到的，它反映了大气流动的质量守恒原理。由于流体内部不同尺度涡旋的随机运动是造成湍流的一个重要特点，所以湍流运动过程中，在空间任一点的速度和压力都随时间不断的无规则的变化着。对给定系统的任何两次测量都不可能是相同的，但是湍流量的统计平均却有确定性的规律可循，平均值在各次试验中是可重复实现的。因此Reynolds首先提出将各瞬时量、分解成平均量(用大写字母表示)和脉动量(用小写字母表示)之和6， （2

23、-3）将式(2-3)代入到方程(2-1)、(2-2)中，并对方程中的每一项作平均化运算可得到平均量的控制方程： 这就是湍流流动的Reynolds时均方程，方程中除了脉动量的二阶关联量以外，其余在形式上与方程(2-1)、(2-2)完全相同。二阶关联项也称Reynolds应力，它代表了脉动速度对平均流动的影响。但是Reynolds应力是时均方程组中新出现的未知量，从而使方程的未知量数目超过了方程数，这就使得方程不封闭。而解决这一问题的基本方法是对Reynolds应力作出假设，即建立湍流封闭模型。把未知的更高阶的时间平均值表示成较低阶在计算中可以确定的函数，从而求解平均方程14。 2.1.2 湍流封

24、闭模型建立湍流封闭模型的方法，大致可分为两大类：一类是建立在布辛涅斯克涡粘性系数模型，另一类称为Reynolds应力方程模型(Reynolds Stress Model，即RSM)，它直接建立以Reynolds应力为因变量的方程式并通过模化使紊流平均流控制方程组封闭。对于布辛涅斯克涡粘性系数法，首先引入了Boussinesq假设，仿照层流运动应力，湍流脉动所造成的附加应力也可以同时均的切应变率关联起来，湍流脉动所造成的应力可以表示为： （2-4）式中，是紊流涡粘性系数，k为紊流动能，表示单位质量流体紊流脉动动能的平均值。由三维非稳态的方程可导出模化后的k方程与方程： (2-5) (2-6)时均

25、化的连续性方程，方程和模型化了的k方程(2-5)、方程(2-6)以及Reynolds应力的涡粘性系数表达式(2-4)组成了标准k-双方程模型的封闭的控制方程组15。 2.1.3气态物质的散发和分布模拟利用数值模拟的方法确定污染物散发主要基于VOC分子从材料中进入空气的两个过程：由于浓度差的存在，在材料内部的VOC分子扩散；材料跟空气接触表面的蒸发过程。对于地毯等“干”性材料，第一个过程其决定作用；而对于刚刚涂刷的油漆涂料等材料等，初试阶段的VOC散发由第二种过程起决定作用。由于纯粹实验的复杂性，短期的VOC散发性能研究可以通过实验与模拟结合来进行，主要利用实验得到的数据，结合通过数值模拟得到的

26、空气流速、温度、湿度等状态参数，共同确定VOC散发的某些特征参数，如VOC在材料内部的初试浓度、扩散系数等。将这些参数进一步应用于数值模拟之中，可以对材料在各种外界条件下的中长期散发特性做出预估16。图2.1污染物散发模型示意图国外学者已近建立了污染物内部和材料表面污染物的扩散模型。如图2.1所示，其中假定污染物在室内空气中分布均匀，通过空气边界层将材料内外耦合。经实验获得污染源（如地毯、油漆本身）内部的初始浓度、污染物内部的扩散系数和两相（污染源本身固体和室内气体）结合面处两个浓度的平均系数K（目前都是假定相界面处两侧的浓度成线性关系）。这几个参数的获得一般通过实验的多次采样和结合一定假设作

27、为初始条件，对数学模型迭代求解。VOC散发模型通常基于如下假设：1) 材料内部组成均匀，初始时刻各处浓度相同。 2) 材料内为一维扩散物质。3) 材料的扩散系数为常数。4) 在固体壁面处，VOC的浓度服从亨利定律。 数学表达式为： (2-7)， (2-8) (2-9) (2-10) (2-11)式中，为VOC在材料内部的浓度（g/m3）；为VOC在室内空气中的浓度（g/m3）；为材料内部的VOC分子扩散系数（m2/s）；K为界面处的VOC浓度的平衡系数；为固体壁面处的传质量（g/m2.s）17。323 模型的建立3.1 室内空气流动模型的建立根据热工理论基础，可认为室内空气满足气体状态方程，即

28、 P=PT式中，P为空气压力（Pa）；为空气密度（kg/m）；R为空气常数，约为287(kgK)；T为空气热力学温度（K）。其次，通常可将室内空气流动的压力视为常数，于是可得： T=常数另外，常见的室内环境中空气流动基本为低速流动，流速常在1020m/s以下，因此可将室内空气当作不可压流体看待，即 而且，通风房间内空气和污染物气体温度变化不大，也即密度变化不大，因此可认为室内气体流动符合Boussinesq假设：密度变化并不显著改变流体性质，动量守恒中，密度的变化对惯性力项、压力差项和粘性力项的影响可忽略不计，而仅考虑随质量力项的影响。综上所述，除了随质量力项的考虑之外，室内空气物性都可以当作

29、常物性看待15。最后，室内空气的粘性不可忽略，必须用粘性流体动力学的理论来研究。进一步而言，室内空气流动通常都是湍流流动，需要相应的湍流理论来模拟。而且，室内空气流动往往是自然对流和强迫并存的混合对流，或者是辐射换热影响的自然对流。当然，也存在通风时的等温强迫对流动18。针对本文，为了简化模型，仅仅考虑等温下是自然对流。综上所述，室内气体流动的物理模型可总结如下：1) 常温、低速、密度不变、不可压流体流动；2) 符合气体状态方程的等压流动；3) 符合Boussinesq假设；4) 自然对流下的湍流流动。3.2几何模型的建立 选择较为常见的一个长为6米，宽为4米，高为3米的房间，左边墙壁开了一个

30、1米1.5米的窗，距离地面1米高，右边开了一扇2米1.5米的门，挨着地。模型如下图3-1所示图3.1标准单间几何模型设计图图3.2是放置了沙发立柜的三维立体房间图。图3.2放置沙发、立柜几何模型设计图3.3网格的划分在GAMBIT确定了要进行计算的几何区域以后，接下来的工作是把这个几何区域进行离散化，即进行网格划分。网格划分可以先对边进行网格划分，然后是面，再是体；也可以直接对体或者面进行网格划分。网格划分是一项很重要的工作，网格的质量往往决定着Fluent模拟的成败或者收敛的快慢。下图是直接对房间这个体划分网格的，本文设置的interval size 为0.05，足以保证网格足够细。图3.3

31、标准单间几何模型网格图图3.4放置沙发、立柜几何模型网格图3.4 边界条件 在没有沙发和立柜的房间中，把木质地板设置为甲醛散发源其边界条件设为质量进口(mass flow inlet)，密闭和通风两种状态的释放强度均为7.210-11kg/s20，并且不随时间变化，其它壁面无甲醛释放。也可以根据质量流量与密度的转换关系m=VnA，可以根据质量流量求得速度，因此亦可设置污染物为速度入口边界。假定木质地面甲醛的释放速度为0.01m/s。然后就是设置窗口为风的速度入口边界（intlet），门为速度出口边界（outlet），其他墙壁均为wall。在放置沙发和立柜的房间中，设置沙发和立柜的每个表面为散发

32、源，密闭和通风两种状态的释放强度均为 7.210-11kg/s，并且不随时间变化，其它壁面无甲醛释放。然后就是设置窗口为进风的速度入口边界（intlet），门为速度出口边界（outlet），其他墙壁均为wall。3.5迭代的SIMPLE算法 迭代求解：在对室内空气流动控制方程进行离散得到代数方程后，需要对其求解以获得流场各物理量的分布信息。常见的求解方法有两种：一、直接求解法。二、迭代解法。本文所采用的方法为迭代解法，下面就详细讲解迭代解法的原理及过程：通过前面的讲解可知，控制流体流动和传热的微分方程都是非线性的，离散方程的系数本身就是所求解变量的函数，因此求解过程本身就是迭代性质的：先假定一

33、个未知量场，据此计算离散方程的系数，然后求解方程获得改进值，利用改进值再计算离散方程系数，再计算获得新的改进值，如此反复循环，直至获得最终的收敛值。而实际的流场和压力、温度（非等温）以及湍流参数等有关系，它们是互相影响的，因此计算时需要耦合求解。为此，形成了一系列算法，而最具代表性、应用的最为广泛的就是SIMPLE算法了。而对控制体的连续方程利用有限容积法离散，会出现速度场和压力场不连续的情况。为了解决这个问题，Spalding和Patankar等人提出了交错网格（Staggered Grid）的概念，就是对于动量方程，其控制体比其他方程的控制体错移半个网格，也就是对于速度变量U、V、W，其控

34、制体比其他变量的控制体（温度、浓度等）在该速度方向上错移半格。SIMPLE算法：压力修正后，就可以对动量方程进行迭代求解了，从而也就可以求解其他变量的方程。基于压力修正的算法就是著名的SIMPLE算法了：压力耦合的半隐式。SIMPLE算法的步骤如下：1) 假定压力场；2) 求解动量方程得到速度场；3) 求解压力修正方程，得到修正的压力；4) 修正压力场和速度场；5) 求解其他影响流场的变量，如温度、浓度或湍流动能等；6) 判敛，如果收敛则停止迭代，否则以更新后的压力场为新的假设的压力场，跳到（2）继续计算，直至收敛；7) 求解与速度无关的其他量。据以上算法，再结合前述的代数方程求解方法，就可以

35、对室内空气流动和换热、传热的离散方程进行求解，获得需要的场分布情况19。本文中，利用SIMPLE算法进行迭代求解。4 方程的求解及结果的后处理4.1 Fluent里面的设置 （1）计算器的设置表4.1 Fluent里面计算器的设置设置项目设置参数空间三维（3D）时间稳态（Steady）解算方程独立的（Segregated）差分方程隐式的（Implicit）速度方程绝对坐标（Absolute）控制方程组分方程（Species）、湍流方程（Turbulence）（2）气体参数的设置表4.2 Fluent里面气体参数的设置材料名称相态密度（kg/ m3）动力粘度（Pa.s）空气气体1.2251.48

36、e-5甲醛气体1.083 1.72e-5（3）多相流的设置 表4.3 Fluent里面多相流混合模型的设置名称相态属相数 物质Phase1气体 第一属相 甲醛Phase2气体 第二属相 空气 （4）运行条件的设置表4.4 Fluent里面运行条件的设置设置项目单位边界条件设定值工作压力Pa101325参考压力坐标mX=0,Y=0,Z=0重力kg9.8（5）计算精度的设置表4.5 Fluent里面计算精度的设置计算残差项目计算残差设置continuity1e-4x-velocity1e-4y- velocity1e-4z- velocity1e-4energy1e-6k1e-4epsilon1e

37、-4（6）边界条件的设置表4.6 Fluent里面边界条件的设置边界名称边界类型进风口速度入口（velocity-inlet）木质地板速度入口（velocity-inlet）沙发、立柜速度入口（velocity-inlet）回风口速度出口（outlet）4.2数值模拟的结果及比较 影响甲醛分布的因素有很多，包括送回风口的形式、位置、规格、数量；送风口的风速、风量、入口温度、室内热源、房间几何形状以及具体房间的功能等等，本节主要研究影响卧室内通风速度的主要因素：不同风速的改变对甲醛浓度场的影响。考虑到在Fluent三维场的分布中具体甲醛浓度的分布难以清晰地定量显示，本文首先截取y=0来显示房间内

38、甲醛在立面的浓度分布；再截取z=-0.3（距离地面1.2m高，恰好为人坐姿时的呼吸高度）、z=0.2（距离地面1.7m高，为人站立时的呼吸高度）来显示甲醛在两个水平面的浓度场的分布情况，来反应甲醛对人体的危害程度大小，并通过对比，选出较好的净化风速。4.3数值模拟结果 本文主要以Fluent中计算出的结果，用图片的方式来清晰直观的展示数值模拟的结果，经过对图片进行仔细认真的分析得出所要的结果。由于Fluent软件对计算出来的结果的处理有限，本文还使用了工程图片处理器Tecplot。 4.3.1不同风速下y=0截面甲醛浓度分布 图4-1风速为1m/s时 y=0截面甲醛浓度分布 图4-2 风速为2

39、m/s时 y=0截面甲醛浓度分布 图4-3风速为3m/s时 y=0截面甲醛浓度分布 从以上图中可以看出，甲醛浓度集中于较低的高度，也很直观的看出随着风速的增大，下部分甲醛整体浓度都是在下降的，其中当风速由1m/s增加至2m/s时，甲醛浓度下降的很明显，当再增加到3m/s时，下降的程度是很小的。特别的对于风口以上区域，在风速3m/s时，甲醛整体浓度都高于风速为2m/s。 4.3.2不同风速下z=-0.3截面甲醛浓度分布 图4-4风速为1m/s 时z=-0.3截面甲醛浓度分布 图4-5风速为2m/s 时z=-0.3截面甲醛浓度分布 图4-6风速为3m/s 时z=-0.3截面甲醛浓度分布 图4-7

40、(YOZ，y=0，z=0.3)沿X轴各点甲醛浓度比较 图4-4、4-5、4-6这些图是甲醛分布的等值线图，图上也很清楚的标注着每立方米甲醛浓度的数值。整体来看甲醛浓度都较低，在风速由1m/s增至2m/s甲醛浓度都是降低的。在风速增大至3m/s时，上下两边的甲醛浓度都是在显著增高的。图4-7是在YOZ，y=0，z=0.3)沿X轴方向的线图。可以看出在风口位置，随着风速的增大，带动着甲醛浓度的降低。4.3.3不同风速下z=0.2截面甲醛浓度分布图4-8风速为1m/s时 z=0.2截面甲醛浓度分布图4-9风速为2m/s时 z=0.2截面甲醛浓度分布图4-10风速为3m/s时 z=0.2截面甲醛浓度分

41、布图4-11 (YOZ，y=0，z=0.2)沿X轴各点甲醛浓度比较 图4-8、4-9、4-10这些图片是甲醛分布的等值线图，图上也很清楚的标注着每立方米甲醛浓度的数值。整体来看甲醛浓度都较高，相比Z=0.3截面来说高出了很多，也很容易理解，甲醛是从地板释放的，在较低的高度浓度会比较高。在风速由1m/s增至2m/s甲醛浓度都是降低的。在风速增大至3m/s时，上下两边的甲醛浓度都是在显著增高的。图4-11是在YOZ，y=0，z=0.2)沿X轴方向的线图。可以看出在风口位置，随着风速的增大，带动着甲醛浓度的降低。通过上面的图和分析可以知道在只有木质地板释放甲醛的情况下，甲醛在三个不同的截面，不同风速

42、下的浓度分布情况。对于y=0截面来说，都是最底下浓度最高，往上面是呈逐渐递减的趋势。1米每秒风速下甲醛浓度还是很高，在2米每秒风速下，甲醛浓度下降的比较厉害，在3米每秒风速下，甲醛浓度还是有稍微的下降，但是很不明显。对于z=-0.3截面来说，是人站立的高度1.7米，在以上三种风速下，甲醛浓度总体是比较低的，从图4-4和图4-6可以看出，甲醛浓度有比较集中的区域。在图4-5中甲醛浓度是最低的，而且没有明显的集中区域。并且。在风速增大至3m/s时，上下两边的甲醛浓度都是在显著增高的。对于z=0.2截面来说，在风速为1米每秒的情况下甲醛浓度大体来说都是较低，不过在最右边区域有很明显的集中。在风速为2米