基于柱面贴附射流的送风模式分析与设计原理研究

A wall jet can free the occupied zone from draught. Therefore, it is extensively used in ventilation and air-conditioning system. Based on the existing columns in building, such as cylinder, colonnade, stick and strip, a novel column attached jet ventilation model is presented. It can send more fresh air and capacity to the occupied zone separately and uniformly. In view of the curvature effect, by revising the existed model, a new theoretical model for this air supply model is built. The airflow field characteristics are tested qualitatively and quantitatively. Meanwhile, to study the airflow performance of different building forms and column curvatures, the CFD technique is introduced. Furthermore, the design principle of column attached jet ventilation mode is analyzed, the design method is developed, and its effectiveness in different building is explored. This project will provide a new air distribution mode for HVAC designer, especially the one focused on large space building. Meanwhile, this ventilation mode will create better indoor air quality, and improve human thermal comfort and health. It can also be used for other fields, such as the control of fire smoke in buildings or preserve of product in refrigeratory.

贴附射流可有效减少直接送风对工作区人员造成的吹风感，从而在建筑通风、空调系统中得到了广泛应用。在前期探索的基础上，结合建筑中量大面广的柱、廊、杆、条等柱体，本项目提出了一种基于柱面贴附射流的送风模式，可将更多的新鲜空气和冷热量分区域、均匀下送至工作区。针对柱面贴附射流的“曲率效应”，通过对现有模型的分析与修正，本项目提出了适用于新型送风模式的理论模型。采用实验方法对其流场特性进行定性及定量测试，并借助数值模拟技术对建筑形式、柱体曲率等因素改变时的送风特性进行拓展研究。此外，进一步分析柱面贴附射流送风模式气流组织的设计原理，形成设计方法，并探究新型送风模式在不同类型建筑中的适用性和条件要求。项目研究成果增加了现有建筑、特别是大空间建筑工程设计中可选择的气流组织样式，改善了建筑空间内的空气品质，保障了人员的热舒适性与健康。并可推广应用于建筑火灾中的烟气控制、冷库中的产品保鲜等技术领域。

为改善现有建筑、特别是大空间建筑通风空调系统送风效果，提出了柱面贴附送风模式。分别选取具有代表性的“方柱面”和“圆柱面”贴附送风为研究对象。首先，建立了柱面贴附送风模式理论模型并给出了流动分区，并采用实验测试方法证实了理论模型和分区的正确性。其次，基于实验数据拟合得到了定义该送风模式轴线速度、剩余温度、断面速度、厚度扩展、沿房间高度温度分布等特性参数的计算式，并采用数值模拟的方法研究了送风温度、送风速度、房间负荷、柱子数目、柱子尺寸、柱子跨度、排（回）风口位置等参数改变对柱面贴附送风模式的影响，继而揭示了柱面贴附送风模式的运行机理。再次，分析了柱面贴附送风模式与传统送风模式的差异，提出了该模式气流组织的设计原理、方法和步骤，给出了设计实例并进行了效果评测，验证了所提设计方法的有效性。最后，为实现柱面贴附送风模式的工程应用与推广，研发了柱面贴附送风模式用送风装置，验证了该模式冬季送热风工况的可行性并给出了应用条件，提供了柱体尺寸、送风口高度、房间尺寸等物理参数改变时，柱面贴附送风模式重要气流组织特性参数归一化的计算式。本项目提出的设计方法不但考虑了传统设计方法中的冷暖需求，也考虑了建筑空间内人员的舒适性与健康。相关研究成果增加了现有建筑、特别是大空间建筑工程设计中可选择的气流组织形式。. 基于项目研究内容发表论文12篇，授权国家发明专利4项、计算机软件著作权2项，协助培养博士生1名、培养硕士研究生3名，相关研究成果获国家技术发明二等奖，满足项目预期研究各项成果的结题要求。