Способ моделирования воздушных течений в вентилируемом помещении с тепловыделениями

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 168 9) .Ж 5 П 5 Е 24 Г 7/О Т АНИ ЛЬСТВУ СВ К АВТОР 1(71) Всесоюзный научноинститут охраны труда исследо вательскииВЦСПС в Ленингра 2) Г.М.Поз 3) 697.92 (О 6) Эльтер их произв ин и В,И.Буя 88.8) ман В.М. В одств. М.: Хи ентиляция химичемия, 1980, с. 85 - 91,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР) СПОСОБ МОД ЕЛ И РО ВАН ИЯ ВОЗШНЫХТЕЧЕНИЙ В ВЕНТИЛИРУЕМОММЕЩЕНИИ С ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯМИ Изобретение относится к исследованию объектов строительства зданий и может быть использовано для моделирования вентилируемых помещений с тепловыделениями в лабораторных условиях, а также при последующем проектировании отопительно-вентиляционных систем в натуре.Способ включает создание геометрического, теплового и гидродинамического подобия,модели и натуры,Известен способ моделирования вентилируемых помещений с источниками тепло- выделений, учитывающий определяющие критерии теплового, гидродинамического, геометрического подобия и соотношение (безразмерное число К) кинетических энергий приточных и конвективных струй в объеме всего помещения.Однако в известном способе определение указанного соотношения проводится в объеме всего помещения, что делает результаты моделирования недостаточно достоверными,(57) Изобретение позволяет повысить точность моделирования воздушных течений в вентилируемом помещении с тепловыделениями в лабораторных условиях. Выявляют взаимодействие приточной и конвективной струй в модели, соответствующей по числам геометрического, аэродинамического и теплового подобия помещению. Моделирование проводят на расчетной точке, расположенной на пересечении геомет ри. ческих осей приточной вентиляционной и тепловой струй, Изменяют скоростные и тепловые характеристики приточной струи в модели, воздействуя на конвективную тепловую струю в расчетной точке, 2 ил. Цель изобретения - повышение точности моделирования и обеспечение возможности управления схемой циркуляции воздушных потоков в помещении с источни ком тепловыделений, что приводит к эконо еиаЪ мии тепловой и электрической энергии.При моделировании вентилируемого помещения с источником тепловыделений, ОЭ включающем определение геометрических 00 размеров модели, расхода воздуха и мощно- С) сти тепловыделений, в модели дополнитель- Ос, но определяют энергии приточной и конвективной струй и, по соотношению указанных энергий в области пространства помещения, лежащей в пределах границ этих 1 фф струй с центром в точке пересечения их ге-ф ометрических осей, добиваются, регулируя положение направляющих элементов воздухорасп ределителя, равенства вы шеупомянутого соотношения энергий в модели и натуре.Сущность изобретения состоит в том, что соотношение энергий приточной и кон 158806130 35 40 45 вективной струй определя,от не во всем об)ьеме помещения, а толью В определенной области, что значительно упрощает процесс и увелиьчлвает полноту погобия модели и натурь 1.В вентил 1 лруемых поме цениях для мсделирования тепловаэдушных процессов требуется выдержать равен"тво в модели и натуре чисел Архимеда и обеспечить в модели величинь 1 чисел Рэлея к Рейнольдса,В одно и та же помещение или в помещение и его модель воздух можно раздавать одним и тем же способам через однотипные воздухораспределители, но отличающиеся друг от друга значением коэффкциен.га изменения скоростей в воздушной стр: В этом случае схемы ц 1 ркуляции будут также Отличаться, хотя сао 1 ношение энерпли струй в обьеме помещения Гмодели) во всех случаях будет одно и то же.Все это является пркч 1 лной того, что число К не всегда "работает", а следовательно, воэможность регулирования воэдухорасиределителя или изменение мощности теплаисточника становится неапределеннсй. ,Цля повышения то ности моделированля вентиляционного помещения с теплоисточнкком проводят следующие действия: опседеляют направление Г)риточной и канвектиВнай струй В соотВетствии с услО- виями натурного объекта; лзменяк)т расход воздуха в пркточной стгсуе либо регулируют пооение нзпрзвля)ощих )лементав всздухарасп)еделителя те 1 л с)а)лым паг 1 здзют в тзк называемую сбласть звтомадельнасти, чта гарантирует пс,лучэние В модели развитых турбулентных течений.По известному способу достигается более менее точное моделирование перемещения воздушных потоков в помещении с. приточными и канвектлвными струями, но полученные зависимости между характеристиками распределения гемператур, скоростей, канцентрацкй в вентклируемсм помещении и величиной числа К для отдельных способов организации эоэдухоабмена является достаточно чзстнь ми; их нельзя обобщить и распространить на другие случаи, Недостаточност 1 числа при моделировании Вентилируемых г 1 омещений с источниками тепловыделений Видна из ни жеприведенного примера,В адно и то же пс 1 мещен 11 е с источника. ми теплавыделений притачный воздух ма)кно раздать струями с одной л той же энергией через воздухсрас;поеделители с одной к той же плошадьк) )хивого сечения, но различными способзь и, например, сверху вниз Вертикальными т:;)уями, сверху Вниз наклонными струя 1 и 1 л Г гориэОн гзл. -ными струямл в рабочую зону.,Соотношение энергий при)очных и конвективных струй в объеме всего помещенкя в рассматриваемых случаях будет одно и то же, т,е, с точки зрения числа К, эти варианты систем воздухораспределения идентичны, а на самом деле очевидно, что распределение температур и скоростей в сравниваемых случаях будет различным,Зонами взаимодействия струй являются вполне материальные области конкретного воздушного пространства натуры и модели в пределах границ струйных течений и с центром в точке пересечения геометрических осей струй (в случае встречного движения соос 1 чых струй - местом совпадения(пересечения) струй считаешься точка на оси,в которой плоскости воздушных потоков выравниваютсятся),В результате перечисленных действий в процессе физического моделирования получаем в модели воздушные потоки, реально движущиеся по схеме, подобной существующей в натурном объете. Таким образом, в предложенном изобретении воспроизводится схема циркуляции воздушных потоков в модели вентилируемога помещения, а значит, а более точно моделируются поля температур и скоростей воздуха. В предлагаемом способе реализуется возможность управления воздушными потоками в натуре и модели, что обеспечивает.как высокую точность моделирования, так и поиск оптимальных решений систем воздухораспределения с целью снижения расходов теплоты и холода на кондиционирование и вентиляцию, Управление воздушными потоками осуществляют с помощью системы приточных струй, изменяя способ их подачи или расход воздуха в этих струях,На фиг, 1 представлена схема взакмадействия приточной и конвективной струи в вентилируемам помещении с источником тепловыделений; на фиг. 2 - различные схемы взаимодействия струй: 2 З - вертикальных компактных - приточной и канвективной: 2 б - вертикальных-приточной веерной и конвективной; 2 в - приточный иэ перфорированного потолка и конвективных.Способ осуществляют следующим образом,В помещении, имеющем источник (илк источники) тепловыделений 1(см, фиг, 1 и 2),создающий конвективную струю 2 теплово-. го Воздуха, и ваэдухораспредегктельное устройство 3, образующее притачную струю 4 воздуха, направленную в помещение, происходят различные процессы перемещения Воэдушнь 1 х масс в том или ином нзправлении, требующие учета и управления. В месте пересечения приточной 4 и конвективной 3 струй образуется зона взаимодействия 5, размер которой определяется границами этих струй, а центр находится на пересечении их геометрических осей или при соосных струях в месте, где выравниваются скорость воздуха в них (фиг. 2).На фиг. 1 и 2 путь, пройденный приточной струей до зоны взаимодействия, обозначен через Х, расстояние от горизонтальной поверхности теплоисточника до эоны взаимодействия - через У, а высота зоны, циркуляция в которой формируется под действием приточной струи через йл, а Н - расстояние от поверхности теплоисточника до потолка помещения. Все величины измеряются реальными метрами в натуре и модели.Поскольку в изобретении предложено определять соотношение энергий взаимодействующих струй не во всем обьеме помещения, а только (фиг. 1) в определенных зонах взаимодействия 5 с размерами в границах приточной 4 и конвективной 2 струй, то в величины кинетических энергий взаимодействующих струй войдут характеристики струйных течений, которые можно изменять воздействием на элементы воздухораспределителя и др,Таким образом, к условиям, которые необходимо выполнить по известному способу, добавляется еще одно (повышающее точность); обеспечение равенства материальным воздействием на физические детали и устройства в модели и натуре в определенных характерных зонах воздушного пространства взаимодействия струй,соотношения энергий приточной и конвективной струй в этих зонах (число К),При моделировании зто требование выполняют путем соответствующего располо 5 жения воздухорасп редел ителя,направления приточных струй, регулировкинаправляющих элементов воздухораспределителя (что приводит к изменЕнию расхода воздуха в приточной струе, и10 варьированию ее характеристик), определения необходимой конвективной мощноститеплоисточника.Применение предлагаемого способамоделирования позволяет достичь зконо 15 мии тепловой и электрической энергии натурных обьектов в размере до О";4 посравнению с применяемыми методами моделирования и расчета систем махани еской вентиляции за счет уменьшения20 необходимых обьемов приточного воздух иего рационального использования,формула изобретенияСпособ моделирования воздушных течений в вентилируемом помещении с тепло 25 выделениями, включающий выявлениевзаимодействия приточной и конвективнойструй в модели, соответствующей по числамгеометрического, аэродинамического и теплового подобия помещению, о т л и ч а ю щ 30 и й с я тем, что, с целью повышения точности, моделирование проводят на расчетнойточке, расположенной на пересечении геометрических осей приточной вентиляционной и тепловой струй, при этом изменяют35 скоростные и тепловые характеоистики приточной вентиляционной струи в модели, воздействуя на конвективную тепловую струюпо расчетной точке.1688061 Составитель Е, ЕгоровТехред М.Моргентал Корректор В. Гирня эктор А. Долинич аказ 3700 Тираж 377 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ород, ул.Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патент"