纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)特性數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、纖維空氣分布系統(tǒng)是一種由特殊織物制成的、集空氣輸送與分配于一體的柔性送風(fēng)末端。它能有效地避免傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)使用時所遇到的表面結(jié)露、灰塵積聚等問題，創(chuàng)造出一個良好舒適、健康潔凈的室內(nèi)環(huán)境。纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)速度、壓力分布特性與纖維物理結(jié)構(gòu)特性、小孔的設(shè)計方式有很大的關(guān)系。
　　 本文采用數(shù)值模擬和實驗的方法開展了纖維空氣分布系統(tǒng)物理模型描述方法的研究，分析了（滲透式和條縫式）纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)空氣速度、管內(nèi)壓力分布特性，探討了纖

2、維結(jié)構(gòu)參數(shù)和小孔設(shè)計方式對速度、壓力特性的影響。分析了纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時室內(nèi)空氣溫度、速度分布特性，以及布局方式、建筑負(fù)荷和送風(fēng)流速對室內(nèi)送風(fēng)特性的影響。本研究來源于“十一五”國家科技支撐計劃項目（2008BAJ12B03）：建筑物（群）全天候耦合能量傳遞優(yōu)化控制及節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要工作和研究成果如下：
　　 （1）根據(jù)多孔纖維結(jié)構(gòu)屬性，采用多孔介質(zhì)模型來描述纖維空氣分布系統(tǒng)物理模型；修正了適合于描述多孔纖維的Carm

3、an-Kozeny方程，并在此基礎(chǔ)上建立了纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時空氣流動的數(shù)學(xué)模型。通過實驗，從表面空氣速度和管內(nèi)壓力兩方面驗證了纖維空氣分布系統(tǒng)模型的多孔介質(zhì)描述方法和空氣流動控制方程的可行性。
　　 （2）滲透式纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時，空氣在管內(nèi)靜壓的作用下以極低的流速從微小的纖維孔隙中向外擴散，方向垂直于弧形多孔纖維壁面。室內(nèi)空氣流速較低，溫差較小。熱源強度對室內(nèi)空氣速度分布影響較大。為保證其送風(fēng)均勻性，纖維孔隙率必須小于

4、一定值；在保證表面空氣送風(fēng)均勻性的前提下，應(yīng)盡可能地增大纖維孔隙率來降低系統(tǒng)內(nèi)空氣的壓力。為滿足舒適空調(diào)室內(nèi)空氣流速、溫度的設(shè)計要求，滲透式纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時，入口送風(fēng)速度必須控制在一定的范圍以內(nèi)，設(shè)計負(fù)荷不應(yīng)小于實際負(fù)荷的70％；相同條件下，頂送兩側(cè)上回式的布局方式能創(chuàng)造相對更好的室內(nèi)環(huán)境。
　　 （3）條縫式纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時，空氣在管內(nèi)靜壓的作用下，一部分以極低的流速從纖維孔隙中向外擴散，一部分則以較高的流速從表面

5、開設(shè)的小孔處向外射出，到達一定射程后，各股射流開始相互混合，形成類型條縫式氣流出風(fēng)方式。室內(nèi)空氣流速自上而下逐漸降低，人體頭部空氣流速可作為條縫式纖維空氣分布系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)之一。為獲得合理舒適的室內(nèi)空氣流速和較小的系統(tǒng)壓力，必須綜合考慮纖維結(jié)構(gòu)和小孔設(shè)計方式對送風(fēng)速度及壓力的影響。
　　 （4）簡化描述法避免了大尺寸比給網(wǎng)格生成所帶來的困難，減少了網(wǎng)格數(shù)量，降低了計算步數(shù)，可直接應(yīng)用于實際工程中預(yù)測纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)時室內(nèi)空氣溫