大型气候实验室气流组织仿真分析

目的对大型气候实验室气流组织进行仿真分析,获得合理的气流组织设计方案。方法首先通过分析旋流风口的特性,建立旋流风口CFD简化模型,然后设计大型气候实验室气流组织形式,最后对极端低温和极端高温工况下不同温度、送风量和送风角度时的气流组织进行CFD仿真分析。结果低温工况时,地面温度升高将导致室内温度和温度不均匀度整体上升;高温工况时,气流难以抵达地面,且地面温度对高度5 m以下区域有显著影响,对5 m以上空间影响不显著,应增大送风角度,使送风射流方向尽可能向下,以改善地面附近温度均匀性。结论气流组织仿真分析方法和气流组织设计方案适用于大型气候实验室设计。     

环境实验箱气流组织与围护结构耦合传热研究

目的研究环境实验箱在升、降温过程中气流组织与围护结构的耦合传热行为,为环境实验箱制冷/加热能力的确定提供精确的设计方法。方法首先利用UC240环境实验箱搭建实验平台,测量环境箱送风口速度分布,以及升、降温过程中室内及壁面的温度曲线,然后对环境箱进行建模,以实测的送风速度、温度作为边界条件,利用CFD方法进行仿真,最后对比分析实验值与CFD仿真的结果。结果利用CFD方法计算得到的环境箱升、降温曲线与实测值吻合较好,尤其是壁面温度曲线,误差不超过4℃。送风温度可以根据蒸发器理论或加热功率和回风温度而动态地确定。结论利用CFD方法分析环境实验箱气流组织与围护结构的耦合传热是可行的,FLUENT的UDF功能可根据需要扩展,以协助设计蒸发器和控制策略。     

多人受限水下住室气流组织实验评价研究

气流组织的任务是合理组织有限空间内空气的流动,使空气温度、湿度、流速、成分等能更好地符合人体的舒适感并满足卫生要求。水下密闭住室环境较常规民用建筑环境更为严酷,狭小受限空间内人员密度较大,因此非常有必要精细规划该类住室的气流组织。该文在建立的水下密闭住室实验平台上,采用基于绿激光的流场显示技术,开展2类送风模式下的多人受限住室气流组织实验评价研究。2类送风模式分别为圆形布风器送风模式和个体布风器送风模式。基于流动显示技术的气流组织实验评价结果表明:(1)圆形布风器送风送风模式,管道布置较为简单,但住室内3层床铺所得新风量的均匀性较差,上铺新风量较大,利于二氧化碳清除快速清除,但人体容易产生吹风感;下铺新风量极少,空气流动性差,人体呼出二氧化碳产生积聚,且易出现闷热感。(2)个体布风器送风模式,送风管道布置较复杂,住室内3层床铺所得新风量的均匀性好,人体呼出二氧化碳的扩散性好,由于送风口与人体距离较近,人体易产生内侧体的吹风感。由上述实验研究可知:如能合理规划管道布置及送风方案,个体布风器送风模式是一种高效的送风模式。该文研究对于该类多人受限水下住室气流组织设计具有指导意义。     

气候环境实验室的温度校准及不确定度评定

目的解决气候环境实验室超大空间温度性能的校准问题。方法通过对实验室结构及气流组织进行分析,确定实验室有效空间内温度不均匀性及波动度概率较大位置,设计实验室温度校准方案。通过数据采集系统,对实验室温度数据进行采集,并对温度校准的不确定来源进行分析,评定气候环境实验室温度性能及扩展不确定度。结果以低温工况-50℃及高温工况50℃数据分析为例,气候环境实验室在低温-50℃时,室内温度平均值处于-48.67^-50.27℃范围内的可信度是95%;在50℃时,室内温度平均值处于48.57~50.77℃范围内的可信度是95%。结论气候环境实验室温度性能校准方法可实现对超大空间实验室温度性能的校准,并验证了气候环境实验室温度的均匀性及波动度等技术指标满足其设计要求。     

送风温度对三个污染源置换通风效果影响研究

对送风温度变化对含三个污染热源置换通风效果的影响进行了实验研究,分析讨论了一定热源强度情况下模拟实验房间温度场和气流组织特性,阐述了送风温度对热舒适性、热力分层高度的影响,并确定出最佳送风温度,研究结果对工程实践具有指导意义。     

外科手术室污染控制的数值模拟分析

就变化风速的送风口所产生的气流流型对外科手术室内的细菌浓度和人体热舒适的影响进行了数值模拟分析。研究表明,与通常采用的均匀风速的送风口相比,变化风速的送风口对于降低手术室工作区细菌浓度,防止病人手术切口及手术器械等被回风气流携带的浮游细菌再次感染,以及减少手术室的送风量等方面具有明显的优点。     

不同气流组织下对卧室甲醛浓度影响模拟分析

在空调房间内,气流组织在消除室内污染方面起着关键作用。文章运用CFD软件来对卧室中4种常见的气流组织形式进行模拟,得到房间内的气流分布及甲醛浓度分布,分析气流的速度场对甲醛浓度场的影响。结果表明,在相同的室内条件下,同侧上送下回、异侧上送下回、顶送下回和下送顶回4种典型送风形式中异侧上供下回的送风方式最佳,能有效影响甲醛浓度分布,为休息中的人们提供一个较为洁净和舒适的睡眠环境。     

平行流送风对侧吸排风罩烟气捕集效率的提升

在实际工程中,由于排风罩直接与除尘系统相连接,排风罩的大小及流量一经确定后不易更改,且当实际排风量相比设计排风量小很多时,采用传统的设计方法很难得到最优设计参数。因此,如何在排风罩形式及流量确定的情况下合理设计送风口的大小及流量具有很强的现实意义。采用数值模拟的方法,对比研究了不同形式的侧吸排风罩对高温烟气的捕集情况,在此基础上增加送风口,在保证排风流量不变的情况下,对比了不同送风流量对烟气控制效果的影响特性。此外,研究了不同送风末端装置下污染物的捕集效果。结果显示:1）相较于一般侧吸排风罩,采用移动式侧吸排风罩和旋转开闭侧吸排风罩可在一定程度上提高高温烟气的捕集效率,捕集效率最大可提高53%。2）对于通风系统的排风流量确定的情况下,应保证送风气流能将污染物有效输送至排风口处,调整送排风流量比,确定排风量受限情况下最佳送排风流量比,实现烟气捕集效率的提升。3）增设平行流送风装置可最大程度提高送风气流均匀度,从而提高排风罩的烟气捕集效率。研究结论可对实际吹吸式通风装置的改造及设计提供参考。     

基于FDS的楼梯间直灌式加压送风口布置研究

我国《建筑防排烟系统技术标准》中规定,布置传统加压送风井有困难的楼梯间可采用直灌式加压送风系统,并规定直灌式加压送风口在大于32 m的建筑采用两点式布置,且两点式送风口之间的距离不宜小于建筑高度的1/2,但并未规定具体两点式送风口之间的距离多大可使其防烟效果最优。在满足《技术标准》情况下,利用FDS软件,通过设置不同工况,对楼梯间直灌式加压送风口两点式布置最优方案进行了数值模拟研究,并通过门洞风速来寻找最佳布置方式。结果表明:建筑高度不大于50 m、总层数为12层的情况下,楼梯间直灌式加压送风口位置布置在第2层和次顶层的防烟效果最优。该研究可为楼梯间直灌式加压送风系统优化设计和标准修编提供参考。     

大负载高温变率高低温试验系统

目的研制一种闭合循环单回路方式的大负载高温变率高低温试验系统,并介绍其设计思路和关键技术,其有效负载高达1.0 t(铝),温变率最高可达5℃/min以满足产品的实测需求。方法针对大负载高温变率的要求,对加热制冷的方式以及功率进行设计;针对试验系统试验舱大空间、大负载等特点所造成的空间温度梯度大,波动剧烈的难点,对各个系统进行协调设计,特别提出低温系统的引射雾化设计以及温度积分分离的控制策略等创新点。结果高低温试验系统工作区的温度在升温阶段实现了较好的温度变化跟随性,在稳定阶段具有较好的空间均匀性和波动性,工作区各点温度均匀性≤2℃,温度波动度性≤±0.5℃。结论采用闭合循环单回路方式,并通过低温系统的引射雾化设计以及温度积分分离的控制策略,可以实现大负载高温变率高低温试验系统的空间均匀性和波动性以及温变跟随性的要求。     

刚性隔热瓦对舱段结构动特性影响规律分析

目的 分析刚性隔热瓦尺寸、瓦间缝隙大小及热环境对典型舱段结构动特性的影响规律.方法 以刚性隔热瓦式热防护系统的高超声速飞行器舱段结构为研究对象,建立其动力学模型,分别研究自由-自由边界条件下刚性隔热瓦尺寸及瓦间缝隙大小对舱段结构动特性的影响规律.开展热环境下舱段结构的稳态热传导分析,获得热环境下舱段结构的温度场分布,然...     

条缝型空气幕对抽油烟机污染控制的辅助作用

运用数值模拟和实验测试方法,研究了住宅厨房在油烟机和送风气幕作用下的气流流动、温度分布和污染物扩散机理,并通过CFD数值计算对比分析了射速在0~5m/s范围的空气幕对厨房污染物扩散的影响.结果表明,单独使用抽油烟机作为厨房排风系统无法有效地将烹饪产生的油烟快速排向室外.空气幕作为补风装置应用在厨房通风系统不仅可以降低厨房空气温度,提高人体热舒适,而且能合理组织气流流动,降低厨房污染物浓度.然而,当油烟机排风量一定时,空气幕射速并非与油烟机捕集效率成正比,而是存在着最佳设计风速,排风速率为5m/s的最佳空气幕射速为0.6m/s.当通过增加油烟机排风量来提高捕集效率时,应根据不同的排风量确认对应的空气幕射速.     

专用霉菌试验箱技术特点

针对霉菌及其孢子对人体的潜在危害和对环境的污染,着重从生物安全和试验的实际需要出发研制出专用霉菌试验箱--MJ-1000霉菌试验箱.该款试验箱在结构、循环风速、灭菌、换气、清洗以及安全防护设施等方面有明显优势.结果表明,MJ-1000霉菌试验箱具有良好的温湿度均匀性和稳定性,使用该款试验箱所得试验结果的重现性和可靠性明显高于其它类型霉菌试验箱.     

离心机风阻功率及启动过程分析

目的研究离心机的风阻功率和启动过程。方法针对圆柱形机室内运行的离心机,分析机室内空气承受的悬臂力矩和摩擦力矩,基于动量矩定理和流场的线性分布假设推导随流比方程,给出随流比的显式表达式,继而导出离心机风阻功率的计算公式。结果针对恒扭矩启动条件,得到了离心机角速度和风阻功率随时间变化的函数关系;基于能量守恒原理,得到了机室内的空气温升。结论基于离心机的设计参数,给出了角速度和风阻功率的时间变化曲线。通过该项目的研究,为离心机的工程设计提供了理论依据。     

蓄热式热力燃烧室结构模拟优化与应用效果分析

采用1套60000 m3/h蓄热式热力燃烧炉(regenerative thermal oxidizer,RTO)处理工业VOCs废气,装置投运后出现废气停留时间不足、净化气VOCs浓度波动大的情况,采用流场数值模拟分析后发现,系由RTO燃烧室结构设计不合理造成.为解决此问题,采用数值模拟优化燃烧室结构,确定设计和改进...     

高空偏北风背景下北京地区高污染形成的环境气象机制研究

在北京地区,有一类高污染产生在850 h Pa以上为偏北风的背景下.利用气象观测资料、NCEP再分析资料和地面PM2.5浓度监测结果分析了环境气象条件在这类污染过程形成中的作用.结果表明,在污染物浓度逐渐升高的过程中,环境大气并不总是处在层结稳定状态,有利于污染物累积的气象条件来自垂直运动和散度在垂直方向上的"分层"结构.从地面到对流层中层,垂直速度呈上升-下沉-上升的分布,而且散度呈辐合-辐散-辐合的结构.近地层的辐合导致周边的污染物向本地汇集,上升运动则将它们送向空中.但是,叠置在其上空的、长时间维持的下沉气流层却阻止了污染物继续向上运动,从而导致近地面层的污染浓度不断升高.垂直运动出现"分层"是由于高空偏北风并没有侵入到边界层内,近地层仍然维持偏南风或小风,冷空气太弱或者没有冷空气活动是高空偏北风不能到达近地层的主要原因.而下沉气流层的形成则与其上空的空气辐合有关,该辐合层源自偏北气流中的风速脉动.因此,环境大气动力作用是高空偏北气流型空气污染过程形成的关键机制.关注对流层中下层温度24 h变化、垂直速度和散度的垂直分布将有助于提高此类高污染过程的诊断分析和预报能力.     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

高热流密度阵列的温度一致性工程化设计研究

目的研究一种提高高热流密度条件下热源阵列温度一致性的工程化设计方法。方法基于微通道内相变传热的原理,在结构上创新的设计保证通道内各处冷却液的温度尽量在工质的相变点附近,从而缩小各热源之间的温度差异。对一体化综合热物理样机进行数字建模,通过数值模拟的方法,对样机进行稳态的流动和传热分析。结果验证了集总参数仿真的可行性,并获得了样机的流场和温度场分布。结论该样机经由微通道相变强化传热之后,各热源间具有较小的温差,可进行工程化应用。