室內(nèi)超細(xì)懸浮顆粒模型及算法研究.pdf

1、湖南大學(xué)博士學(xué)位論文室內(nèi)超細(xì)懸浮顆粒模型及算法研究姓名：李孔清申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程指導(dǎo)教師：龔光彩湯廣發(fā)20070106博士學(xué)位論文了一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的分析方法，并用拉格朗日法計(jì)算的結(jié)果對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，為了更準(zhǔn)確地模擬出顆粒的流動(dòng)規(guī)律，對(duì)常用的濕度模擬控制方程組進(jìn)行了修正。在水蒸汽能量方程中增加了擴(kuò)散能量源項(xiàng)和反映蒸汽在顆粒表面進(jìn)行凝結(jié)，發(fā)生相變時(shí)的潛熱轉(zhuǎn)移量，使之更能準(zhǔn)確模擬出溫度場(chǎng)，從而問(wèn)接地準(zhǔn)確計(jì)算

2、顆粒的熱泳遷移速度和顆粒在固體表面的沉積量。第4主要是在前幾章的理論基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法計(jì)算了多種氣流組織條件下的室內(nèi)空氣流動(dòng)及超細(xì)懸浮顆粒的分布。主要包括上送風(fēng)，兩側(cè)回風(fēng)、全頂棚送風(fēng)兩側(cè)回風(fēng)、上側(cè)送風(fēng)，同側(cè)上回風(fēng)、上側(cè)送風(fēng)，異側(cè)下回風(fēng)四種常見(jiàn)氣流組織形式下的懸浮顆粒分布及其特征。通過(guò)與小滑移模型、商業(yè)計(jì)算流體軟件Fluent提供的混合物模型(Mixture)、歐拉模型(ElueO以及拉格朗日隨機(jī)軌道模型研究模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值(包括他

3、人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和本人課題組的數(shù)據(jù))對(duì)本文模型模擬的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。數(shù)值模擬結(jié)果比較準(zhǔn)確地再現(xiàn)了流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)特征、溫度分布特征以及顆粒在漉場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)氣沆組織的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。通過(guò)對(duì)超細(xì)顆粒物在等溫及近壁面附近受熱泳力作用下的運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行的研究，考察了不同溫差下顆粒所受到的熱泳力對(duì)顆粒附集于壁面的影響，得出了溫度場(chǎng)的變化對(duì)超細(xì)懸浮顆粒的分布影響規(guī)律。第5章提出了新的顆粒沉降計(jì)算公式。新的顆粒沉降計(jì)算公式認(rèn)為超細(xì)顆粒在壁面沉降的主要機(jī)

4、理是梯度擴(kuò)散。本章提出的沉降計(jì)算公式是建立在梯度擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)之上，同時(shí)結(jié)合了自由滑翔模型和湍泳模型兩種模型。該方法采納了自由滑翔模型中自由滑翔距離這一觀點(diǎn)，但是舍棄了Friediander等人使用的初始滑翔速度這一概念。在粘性子層區(qū)域內(nèi)，顆粒的渦擴(kuò)散系數(shù)使用了湍泳模型的顆粒渦擴(kuò)散計(jì)算公式，但是利用了DNS模擬得出的壁面法向脈動(dòng)速度分布擬合式，代替了求解復(fù)雜的顆粒動(dòng)量方程。第6章主要探討隨機(jī)軌道模型算法方面的一些基礎(chǔ)問(wèn)題。在超細(xì)顆粒拉格

5、朗日隨機(jī)軌道模型模擬方法中，本文結(jié)合室內(nèi)超細(xì)顆粒的特點(diǎn)，給出了一些常用數(shù)值積分方法的時(shí)間步長(zhǎng)選取判據(jù)，以及邊界條件的處理方面提出了計(jì)算顆粒物與壁面發(fā)生碰撞時(shí)是否發(fā)生反彈的臨界速度計(jì)算式。此外還應(yīng)用該方法對(duì)超細(xì)顆粒的受力進(jìn)行了計(jì)算。分析比較了顆粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Magnuss力與Saffman力等力的數(shù)量級(jí)及其取舍問(wèn)題。第7章對(duì)全文作了總結(jié)和未來(lái)在該方夏要做的研究作了展望。關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬；顆粒模型；隨機(jī)軌道模型；湍流模型；V2F模型；超細(xì)懸