一種新型通風(fēng)方式——條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附.pdf

1、氣流組織作為空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，受到了國內(nèi)外研究學(xué)者和工程設(shè)計(jì)人員的重視，從上世紀(jì)初至今近一個(gè)世紀(jì)以來，人們對(duì)氣流組織的研究取得了很大進(jìn)展。氣流組織的模式主要分為兩種:以稀釋原理為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)混合通風(fēng)和以浮力控制為動(dòng)力的近代置換通風(fēng)，其設(shè)計(jì)思想主要區(qū)別在于:混合通風(fēng)是基于建筑空間的考慮，而置換通風(fēng)是基于人體健康和能源效率的考慮。相對(duì)于以稀釋原理的混合通風(fēng)，置換通風(fēng)作為一種空氣品質(zhì)高、熱舒適性好、耗能少的送風(fēng)方式，在工業(yè)、民用和公共建

2、筑中得到越來越多的應(yīng)用。置換通風(fēng)采用底部側(cè)送風(fēng)方式無疑是最佳的氣流組織方案，然而，鑒于一般辦公室中辦公設(shè)備擺放的實(shí)際情況，在許多情況下，底部側(cè)送風(fēng)受到限制、難以實(shí)現(xiàn)。
　　 李安桂、趙鴻佐教授在對(duì)這兩種通風(fēng)模式機(jī)理對(duì)比分析后，一個(gè)新穎的想法浮出水面:能否進(jìn)一步發(fā)揮豎壁(側(cè)壁)送風(fēng)射流的貼附效應(yīng)，通過合理的控制射流物理參數(shù)、延長(zhǎng)其射程，將新鮮空氣最大限度地送到工作區(qū)，并沿地面擴(kuò)展開來，產(chǎn)生“空氣湖”現(xiàn)象，從而形成類似于置換通風(fēng)的氣

3、流組織?本文在此思路指導(dǎo)下，應(yīng)用ZDPIV在下列實(shí)驗(yàn)工況下對(duì)條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附射流通風(fēng)模式氣流流場(chǎng)及其主要影響因素進(jìn)行探討，并得到了下述成果:
　　 1、采用等溫工況送風(fēng)，環(huán)境溫度t∞為24℃，送風(fēng)口寬度b為10mm，側(cè)壁相對(duì)粗糙度k/b為0，送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b范圍為5～15，送風(fēng)射流速度Uo范圍為0.3m/s～1.5m/s，研究了送風(fēng)射流速度的變化對(duì)條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附射流通風(fēng)模式氣流流場(chǎng)的影響，實(shí)

4、驗(yàn)研究表明:當(dāng)送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b相同(s/b的值分別為5、8、10，b=10mm)，送風(fēng)速度Uo變化時(shí)，送風(fēng)射流明顯向側(cè)壁方向彎曲形成貼附效應(yīng)，并沿著側(cè)壁向下流動(dòng)，直至和側(cè)壁分離后呈水平流動(dòng);且能明顯觀察到模型左上角所形成的漩渦(s/b為8和10時(shí)較顯著)，漩渦中心位置也隨著送風(fēng)速度的增大向上移動(dòng)，表明送風(fēng)速度越大，射流對(duì)周圍氣流的卷吸能力也越強(qiáng);隨著射流送風(fēng)速度Uo的增加，射流開始貼附位置yl距模型底部越遠(yuǎn)，射流脫落位置

5、火離模型底部越近，形成的貼附距離越長(zhǎng)，越易將空氣下送到地面。當(dāng)送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b一定，送風(fēng)射流速度Uo變化時(shí)，射流軸線速度Um的變化規(guī)律基本相同，即隨著距離送風(fēng)口的距離y3增大，射流軸線速度Um均先逐漸減小，到達(dá)最低點(diǎn)又稍微增大，出現(xiàn)速度轉(zhuǎn)折點(diǎn);經(jīng)分析速度最低點(diǎn)位置，射流剛開始與側(cè)壁形成貼附(即貼附點(diǎn)y1);當(dāng)送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離確相同時(shí)，送風(fēng)射流速度Uo越大，貼附點(diǎn)y1距模型底部越高，越易形成貼附;反之，射流送風(fēng)速

6、度Uo越小，越難形成貼附，表明采用豎壁貼附射流通風(fēng)時(shí)應(yīng)在條件允許的情況下盡量采用較大的送風(fēng)速度;當(dāng)射流與側(cè)壁形成貼附后，曲線變化趨于平穩(wěn)，軸線速度衰減明顯降低，進(jìn)一步表明采用豎壁貼附射流通風(fēng)可以減小送風(fēng)速度的衰減，有利于送風(fēng)。當(dāng)送風(fēng)速度Uo為0.30m/s、送風(fēng)口距側(cè)壁相對(duì)水平距離s/b=14(b=10mm)時(shí)，由于貼附效應(yīng)，射流明顯向側(cè)壁方向彎曲;送風(fēng)口距側(cè)壁相對(duì)水平距離s/b=15時(shí)彎曲現(xiàn)象已不存在，貼附效應(yīng)完全消失，射流流型己完全

7、轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的混合通風(fēng)，而送風(fēng)速度Uo分別為0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s時(shí)亦有相同的現(xiàn)象;據(jù)此表明，側(cè)壁粗糙度相同時(shí)，射流送風(fēng)速度的改變對(duì)極限貼附距離影響并不明顯，其相對(duì)極限貼附距離為s/b=14。
　　 2、采用等溫工況送風(fēng)，環(huán)境溫度t∞為24℃，送風(fēng)口寬度b為10mm，送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b為8，送風(fēng)射流速度UO范圍為0.3m/s～1.5m/s，側(cè)壁相對(duì)粗糙度k/b范圍為0～0.2，研究了側(cè)壁粗糙度的變化

8、對(duì)條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附射流通風(fēng)模式氣流流場(chǎng)的影響，實(shí)驗(yàn)研究表明:當(dāng)送風(fēng)射流速度Uo一定(Uo分別為0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s)，送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b相同，側(cè)壁粗糙度變化時(shí)，豎壁貼附射流主體變化趨勢(shì)基本相同，即射流均向側(cè)壁方向彎曲形成貼附效應(yīng)，并沿著側(cè)壁向下流動(dòng)，直至和側(cè)壁分離后呈水平流動(dòng);且能明顯觀察到模型左上角所形成的漩渦，漩渦中心位置受側(cè)壁粗糙度變化的影響不大，但受射流送風(fēng)速度的影響較明顯。隨著側(cè)壁粗

9、糙度的增加，射流脫落位置為距模型底部越近，形成的貼附距離越長(zhǎng)，越易將空氣下送至模型底部，貼附效應(yīng)亦越強(qiáng)，且射流送風(fēng)速度越小效果越明顯。當(dāng)送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b一定、送風(fēng)速度Uo相同，側(cè)壁粗糙度變化時(shí)，射流軸線速度Um的變化規(guī)律基本相同，即均先逐漸減小，到達(dá)最低點(diǎn)后又稍微增大，出現(xiàn)速度轉(zhuǎn)折點(diǎn);經(jīng)分析速度最低點(diǎn)位置處，射流剛開始與側(cè)壁形成貼附(即貼附點(diǎn)y1);側(cè)壁粗糙度變化時(shí)，貼附點(diǎn)y1變化不太明顯，當(dāng)射流與側(cè)壁形成貼附之后，曲線

10、變化趨于平穩(wěn)，軸線速度衰減明顯降低，表明采用豎壁貼附射流通風(fēng)可以減小送風(fēng)速度的衰減，有利于送風(fēng)。當(dāng)側(cè)壁相對(duì)粗糙度k/b為0.05、送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b=14時(shí)，由于貼附效應(yīng)，射流明顯向側(cè)壁方向彎曲;送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b=15時(shí)彎曲現(xiàn)象己不存在，貼附效應(yīng)完全消失，射流流型完全轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)的混合通風(fēng);而側(cè)壁相對(duì)粗糙度k/b分別為0.00、0.10和0.20時(shí)亦有相同的現(xiàn)象;據(jù)此表明，送風(fēng)速度相同時(shí)，側(cè)壁粗糙度的改變對(duì)極

11、限貼附距離影響亦不明顯，其相對(duì)極限貼附距離為s/b=14。
　　 3、采用等溫工況送風(fēng)，環(huán)境溫度t∞為24℃，送風(fēng)口寬度b為10mm，送風(fēng)射流速度Uo為0.5m/s，側(cè)壁相對(duì)粗糙度眺范圍為0～0.2，送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離s/b范圍為5～15，研究了送風(fēng)口距側(cè)壁的水平距離變化對(duì)條縫型送風(fēng)口形成的豎壁貼附射流通風(fēng)模式氣流流場(chǎng)的影響，實(shí)驗(yàn)研究表明:
　　 當(dāng)側(cè)壁相對(duì)粗糙度眺相同、射流送風(fēng)速度Uo一定時(shí)，隨著送風(fēng)口距側(cè)壁的

12、相對(duì)水平距離的增加，豎壁貼附射流主體離側(cè)壁越遠(yuǎn)，形成的貼附效應(yīng)逐漸減弱;而模型左上角所形成的漩渦也從無到有逐漸明顯，送風(fēng)射流與模型內(nèi)空氣的摻混也逐漸加劇。當(dāng)送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離此變化時(shí)，射流軸線速度Um的變化規(guī)律基本相同，即隨著送風(fēng)口距側(cè)壁相對(duì)水平距離的增大，射流軸線速度Um均先逐漸減小，到達(dá)最低點(diǎn)又稍微增大，出現(xiàn)速度轉(zhuǎn)折點(diǎn);經(jīng)分析速度最低點(diǎn)位置，射流剛開始與側(cè)壁形成貼附(即貼附點(diǎn)yl);送風(fēng)口距側(cè)壁的相對(duì)水平距離越近，貼附點(diǎn)yl