IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

В последнее время в офисных и торговых помещениях часто применяют легкие перегородки, предназначенные для создания отдельного рабочего пространства в большом помещении. Использование перегородок существенно изменяет распределение воздуха в помещении. Исследование влияния перегородок на воздушные потоки является актуальной задачей вентиляции.

В данной работе методы численного моделирования процессов газовой динамики использованы для исследования воздушных потоков помещений с перегородками.

Рассмотрим уравнения двухмерной стационарной модели движения воздушных потоков в помещении [1, 2, 4].

Уравнение неразрывности:

Уравнение Навье - Стокса, осредненное по Рейнольдсу:

Перенос кинетической энергии турбулентности определяется уравнением:

Скорость диссипации турбулентной энергии определяется уравнением [2]:

Граничные условия формулируются исходя из непроницаемости и равенства нулю скорости на строительных конструкциях.

Для численного решения полученной системы уравнений использовалась неявная конечно - разностная схема расщепления по направлениям и физическим процессам [3] с использованием уравнения переноса внутренней энергии в форме уравнения для давления. Это увеличило вычислительную эффективность численной схемы, а также дало возможность использовать консервативные по массе численные схемы.

Алгоритм численного расчета математической модели реализован в виде программы в среде Microsoft Visual C++ с использованием модулей пакета MatLab.

Полученная программа использована для расчета стационарных воздушных потоков помещения, высотой 5,0 м и длиной 20,0 м (рис. 1).

Помещение частично разделено тремя перегородками. Воздух подается равномерно с одной стороны помещения и удаляется с противоположной стороны со скоростью 0,3 м/с. Высота перегородки в первом случае составляла 2,0 м, во втором - 3,0 м и в третьем - 4,0 м. Расстояние между перегородками составляло 5,0 м.

Результаты расчетов представлены на рис. 2 - 4.

Выводы

Полученные нами результаты показывают, что изменение высоты перегородок с 2м до 4м ведет к резкому росту скоростей воздуха с 0,6 м/с до 1,8 м/с. Однако высота перегородок слабо влияет на подвижность воздуха в выгороженном пространстве, которая остается практически постоянной и близкой к 0,1 м/с. Это позволяет сделать вывод о возможности использования в помещениях с перегородками систем вентиляции, спроектированных для обслуживания помещения без перегородок.

Библиографический список

1. Исаев, С.А. Расчет отрывного обтекания низкоскоростным воздушным потоком  профиля с вихревыми ячейками / С.А. Исаев, Ю.С. Пригородов, А.Г. Судаков // ИФЖ. - 1988. - Т. 71. - № 6. С.116-1120.
2. Shih, T.H., W.W., Liou, A., Habbir, J., Zhu. A new k- e eddy-viscosity model for high Reynolds number turbulent flows - model development and validation// Computers Fluids. 1995. 24(3). Р. 227-238.
3. Марчук, Г.И. Методы расщепления / Г.И. Марчук. - М.: Наука, 1988. - 256с.
4. Нестационарные процессы формирования системами вентиляции воздушных потоков в помещениях / В.Н. Мелькумов, С.Н. Кузнецов, А.В. Черемисин, К.А. Скляров // Известия ОрелГТУ. Сер. «Строительство. Транспорт».- 2007.- № 3-15(537). - С. 36-39.

Код для цитирования: Скопировать