通风对室内有害气体净化效应毕业论文设计(编辑修改稿)

通风对室内有害气体净化效应毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

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，选择合适的湍流封闭模型和基本微分方程的求解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 4 方法。 主要讲解多相流模型和标准 kε湍流模型。 （二）使用 Fluent软件采用标准的 kε方程和多 相流混合模型进行求解 ① 求解在风速为 1m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布 ② 求解在风速为 2m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布； ③ 求解在风速为 3m/s时，木质地板散发的甲醛的浓度分布； ④ 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； ⑤ 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； ⑥ 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。 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 5 2室内甲醛散发数值模拟理论 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。 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 NavierStokes方程 [5]，即 0~ iixu （ 21） iiijjiji xuxx pxuutu~~~~~ 1 （ 22） 式中 iu (i=1,2,3)为 zyx 、 方向的速 度分量， p 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（ 21）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 iu 、 p 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]， 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 6 ii uUu ~ pPp ~ （ 23） 将式 (23)代入到方程 (21)、 (22)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： iii r e fjj=0+ = + ( ) + ( ): ( )= ( )iijjijjHj j p jjjct j j jUUUUUU Pu u T Tx x x x x xhUhHu h St x x c xCUC u Cu c Sx x c x                           ij连 续 方 程 ：动 量 方 程 ： （ u ） +能 量 方 程组 分 方 程 ：ijjix g t 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 jiuu 以外，其余在形式上与方程 (21)、 (22)完全相同。 二阶关联项 jiuu 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 SN 方程 [14]。 湍流封闭模型 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： iji jjitji xUxUuu  32  （ 24） 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 7 式中， t 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 SN 方程可导出模化后 的 k方程与  方程：     jijijjjj xUuuxCxxUt 2 (25)  2212 CxUuuCxCxxUt j ijijjjj     (26) 时均化的连续性方程， SN 方程和模型化了的 k方程 (25)、  方程 (26)以及Reynolds应力的涡粘性系数表达式 (24)组成了标准 kε双方程模型的封闭的控制方程组 [15]。 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： ① 由于浓度差的存在，在材料内部的 VOC 分子扩散； ② 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]。 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 8 图 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 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 0C 、污染物内部的扩散系数 mD 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 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 ： 22( , ) ( , )1mmC x t C x tx Dm t 00x L, (27) 22 0mCx ， 0,xt 0 (28) , , 0maC KC x L t= (29) ( ( ) )mm m a a X L cCD h C t C Jx     x = L|| (210) 0 , 0 , 0mC C x L t    (211) 式中， mC 为 VOC 在材料内部的浓度（ μg/m3）； a C 为 VOC 在室内空气中的浓度（ μg/m3）； mD 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； cJ 为固体壁面处的传质量（ μg/） [17]。 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 9 3 模型的建立 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 P=ρPT 式中， P 为空气压力（ Pa）； ρ 为空气密度（ kg/m）； R 为空气常数，约为287J/ (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： ρT=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 10~20m/s 以下，因此可将室内空气当作不可压流体看待，即 0U 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。