人员密集场所室内流场实验及数值模拟研究

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1、硕士学位论文人员密集场所室内流场实验及数值模拟研究STUDYONINDOORFLOWFIELDUNDERTHECROWDINGCONDITIONSBYEXPERIMENTSANDNUMERICALSIMULATIONS郑聪哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU998.1学校代码：10213国际图书分类号：697密级：公开工学硕士学位论文人员密集场所室内流场实验及数值模拟研究硕士研究生：郑聪导师：刘京教授申请学位：工学硕士学科：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：

2、2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU834.8U.D.C:628DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONINDOORFLOWFIELDUNDERTHECROWDINGCONDITIONSBYEXPERIMENTSANDNUMERICALSIMULATIONSCandidate：ZhengCongSupervisor：Prof.LiuJingAcademicDegreeAppliedfor：Maste

3、rofEngineeringSpeciality：Heating，GasSupplying，Ventilation&Air-conditioningAffiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：June，2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要现阶段对通风房间进行气流组织设计时多忽略了人的几何

4、形体，但人员必然会对室内流场造成影响，特别是在人员密集的场所，这种影响将更加显著，直接将其忽略必然造成设计工况与实际情况的不符，因此有必要对人员在室内通风中所起的作用进行研究。本文针对人员对室内流场的影响展开了系统研究，主要研究内容分为以下四个部分：（1）设计并建设人员密集状态下室内气流组织实验平台；（2）利用粒子图像测速技术（PIV）对典型工况下模型小室内的流场进行测量并分析；（3）对人员密集状态下室内流场CFD模拟方法的比较及验证；（4）模拟分析人员密集状态下室内流场和空气龄分布的变化，模拟分析

5、人员密度对室内空气龄分布的影响。本课题采用模型实验和数值模拟相结合的方法，对以上内容进行了研究，通过实验和模拟发现：室内无任何人员和障碍物的通风房间，标准k-ε模型、RNGk-ε模型和Realizablek-ε模型对室内流场预测的准确性相差不大，其中RNGk-ε模型的结果准确性最高。室内有大量人员的通风房间，三种湍流模型的计算结果差异较大，标准k-ε模型的计算误差最小，其次为Realizablek-ε模型，RNGk-ε模型的计算误差最大。通风房间内的密集人群会改变室内空气龄的大小和分布，在上侧送同下

6、侧回、顶送下双侧回和顶送顶回的气流组织形式下，室内平均空气龄和人员呼吸区平面的平均空气龄显著降低，但在顶送下双侧回和顶送顶回的气流组织形式下，人员呼吸区平面的最大空气龄明显增加。在上侧送同下侧回、顶送下双侧回和顶送顶回的气流组织形式下，室内平均空气龄和人员呼吸区平面的平均空气龄随人员密度的增大而减小；在上侧送异下侧回的气流组织形式下，室内平均空气龄和人员呼吸区平面的平均空气龄随人员密度的增大先增大再减小，且变化幅度较小。当人员密度大于0.6人2/m时，室内人员对空气流动的影响较大，不可忽略；当人员密

7、度小于0.6人2/m时，室内人员对空气流动的影响较小，可以忽略。关键词：密集人群；PIV；数值模拟；空气龄-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,thehumanbodyusuallyhasbeenignoredinthebuildingairdistributiondesign.Inthemechanicalventilationroom，humanbodywillblocktheairflowsandchangetheoriginalairfloworganizat

8、ion.Especiallyinthecrowdplaces,theinfluenceofthecrowdmaygreatlychangetheindoorairmovementandevenworsentheenvironment.Soitisnecessarytostudytheinfluenceofthehumanbodytotheindoorflowfield.Thepaperstudiedthesubjectsystematically.Themajorre