第一章·绪论一、通风把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜的空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准。

建筑物内部与外部的空气交换、混合的过程和现象，是影响室内空气品质的主要因素。

通风的目的：保证排除室内污染物保证室内人员的热舒适满足室内人员对新鲜空气的需要通风方式（按动力）：自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通风风压通风：依靠自然风力作用在建筑上造成的压差浮力通风：借助空气温度差异造成的浮力（热压通风）通风方式（按动力）：机械通风：利用风机等机械设备进行通风适用于自然通风量不足、室内有可燃、有害气体的场合优点：风量稳定，可控制调节缺点：消耗能量通风方式（按排除污染物方式）：混合通风：干净空气顶部送入，与空气充分混合，污染物浓度一致置换通风：新鲜空气底部送入、顶部排出，室内空气分层流动，垂直方向形成温度梯度和浓度梯度。

层流通风：风口均匀布置在整个地板、墙面、顶棚，空气品质好，运行费用高。

注意：通风与空气调节的区别空调：用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度的技术。

可使某些场所获得具有一定温度和一定湿度的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。

空气调节：使房间或封闭空间空气温度、湿度、洁净度和空气速度等参数，达到给定要求的技术。

一个特定空间内的空气环境，一般既要受到来自空间内部产生的热湿量和其他有害的干扰，同时还要受到来自空间外部的气候变化‘太阳辐射和外部空气中有害的干扰。

为了保证特定空间内空气的温度、湿度、洁净度、气流速度等处于限定的变化范围，必须对这些干扰采取技术的手段来消除它们的影响。

通常采用的技术手段主要有采用热湿交换技术以保证特定空间内的温湿度；采用气流组织技术以保证特定空间内的空气合理流动并有合适的流速。

气流组织：在空调房间内合理地布置送风口和回风口，使得经过净化和热湿处理的空气，由送风口送入室内后，在扩散与混合的过程中，均匀地消除室内余热和余湿，从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。

二、气流技术的重要性1、通过气流技术进行浓度控制（通过飞沫传播的传染性疾病)2、舒适性空调房间空气的清新程度（空气龄）3、高大空间空调中的气流组织（节能）4、工业厂房的气流技术（洁净室）5、通风过程中的气流技术（隧道通风）6、除尘领域中的气流技术（如种送排风罩、静电除尘器、旋风除尘器、重力沉降室）7、火灾烟气流动及防排烟系统中的气流技术A:人员走动影响排污，气流组织质量下降B：气流能尽量均匀分布，排风口位置低，效果好。

三、研究目的利用通风气流技术合理组织气流：气流组织设计的任务是合理地组织室内空气的流动、使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足工艺要求及人们的舒适感要求。

空调房间气流组织是否合理，不仅直接影响房间的空调效果，而且也影响空调系统的能耗量。

影响气流组织的因素送风口位置及型式，回风口位置，房间几何形状，室内的各种扰动等。

其中以送风口的空气射流及其参数对气流组织的影响最为重要。

四、研究方法与参数1、理论研究2、试验模拟3、数值模拟（CFD ）Computational fluid dynamics参数：1、温度场2、速度场3、浓度场4、压力场第二章气流组织的理论基础混合通风——射流置换通风——羽流羽流，是一种浮力差造成的重力流，是浮力带来的流动。

射流重要特点：卷吸——与自由流体边界间的作用意义：是进入室内的热、湿、新风的主要分布媒介防止：不合适的温度变化梯度和吹风感；气流短路自由空气射流空气从一个开口或喷嘴释放到没有固体边界的空间中，射流空气的静压等于周围空气的静压。

核心区、特征衰退区、轴对称衰退区、末端区自由气流剪切层——边界层送风口空气射流由送风口射出的空气射流，对室内气流组织影响最大，因此，首先要讨论清楚送风口空气射流的流动规律。

先从等温自由射流入手，然后再考虑温差及边界条件等对射流的影响，从而使所讨论的间题更加接近实际。

在讨论送风口空气射流时，重点在于阐明基本概念，确定各种射流的作用范围及其速度分布，为空调房间气流组织设计计算提供理论基础。

●等温自由紊流射流设射流温度与房间温度相同，房间体积比射流体积大得多，送风口长宽比小于10，射流呈紊流状态。

当射流进入房间后，射流边界与周围气体不断进行动量、质量交换，周围空气不断被卷入，射流流量不断增加，断面不断扩大。

而射流速度则因与周围空气的动量交换而不断下降，当射流边界层扩散到轴心时，射流发展到了主体段，随着射程的继续增大，速度继续减小，直至消失。

●射流的运动特征：射流各截面上速度分布的相似性●非等温自由射流当射流出口温度与房间温度不相同时，称为非等温射流。

在空气调节中，正是这种非等温射流。

送风温度低于室内温度者为“冷射流”，高于室内温度者为“热射流”。

(一)轴心温差计算公式非等温射流进入房间后，射流边界与周围空气之间不仅要进行动量交换，面且要进行热量交换。

因此，射流随着离开出口的距离增大，其轴心温度也在变化。

(二)轴心温差变化与轴心速度变化之比较 热量扩散比动量扩散要快些，且有下式成立(三)阿基米德数Ar 阿基米德数Ar 表征浮升力与惯性力之比，其表达式为当T 0>T e 时，Ａr>0，射流向上弯；当T 0<T e 时，Ａr<0，射流向上弯；Ar 大，则射流弯曲大● 受限射流：当射流边界的扩展受到房间边壁影响时，就称为受限射流。

受限射流的特征：扰动范围也是有限的受限射流又分为：贴附和非贴附两种受限射流的运动状况。

贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流；反之则为非贴附射流。

常见的为贴附射流。

射流的几何形状与送风口安装位置有关。

假设房高为H ，送风口高度为h ，则当h ＝0.5H 时，射流上下对称，呈橄榄形；当h ≥0.7H 时，由于射流上部与顶棚之间距离减小，卷吸的空气量少，因而流速大，静压小，而射流下部则静压大，上下压力差将射流往上举，使得气流贴附于顶棚而流动，故称贴附射流。

贴附射流仅有一边卷吸周围空气，速度衰减慢，射程比较长。

如是冷射流，则贴附长度缩短，并且|Ar|愈大，贴附长度愈短。

● 非贴附射流射流半径及流量不是一直增加，增大到一定程度后反而逐渐减小，使其边界线呈橄榄形。

橄榄形的边界外部与固体边壁间形成与射流方向相反的回流区，于是流线呈闭合状，即是射流与回流共同形成的旋涡中心射流出口至断面Ｉ－Ｉ，因为固体边壁尚未妨碍射流边界层的扩展，各运动参数所遵循的规律与自由射流一样，Ｉ－Ｉ第一临界面；从I-I 断面开始，射流的扩展受到影响，卷吸周围流体的作用减弱，因而射流断面的扩大以及流量的增加比较缓慢，达到II-II 断面，射流流线开始越出边界层产生回流，射流流量开始沿程减少，因而射流流量在Ⅱ-Ⅱ断面取得最大值。

由实验得知，该处的回流平均流速、回流流量亦为最大。

称Ⅱ-Ⅱ断面为第二临界断面。

从Ⅱ-Ⅱ断面以后，射流主体流量、回流流量、回流平均流速都依次变小，直至Ⅳ-Ⅳ断面，射流主体流量减至为零。

这样，有限空间射流可以划分为三段：（1）自由扩张段，喷口至第一临界断面；003.70u u T T mm =∆∆e e T u T T gd Ar 2000)(-=（2）有限扩张段，第一临界断面至第二临界断面；（3）收缩段，第二临界断面以后。

● 贴附射流与自由射流不同，如把喷口贴近顶棚或墙壁布置，如图所示，则由于壁面的限制，壁面处不能卷吸空气，速度衰减慢，因而流速大，静压小，而另一侧则流速小，静压大，使得气流贴附于壁面流动，并称之为贴附射流。

非等温贴附射流为冷射流时，在重力作用下有可能在射流达到某一距离处脱离顶棚而成为下降气流。

射流的类型：由圆形、方形和矩形风口出流的射流一般称为集中式射流（或紧凑式射流）； 由长宽比大于 10 的扁长风口出流的射流称为扁射流（或平面流）； 由成扇形导流径向扩散出流的射流称为扇形射流。

● 半经验公式有限空间射流不同于自由射流的重要特征是橄榄形边界外部存在与射流方向相反的回流区，而空调工程中工作区通常就设在回流区内，因此对回流区的风速有限定要求。

回流平均速度 v 的半经验公式为u0、d0 为喷嘴出口速度、直径；Ａ为垂直于射流的房间横截面积； 为射流截面至极点的无因次距离；a 为紊流系数。

● 平行射流的叠加当两股平行射流距离比较近时，射流的发展互相影响。

在汇合之前，每股射流独立发展。

汇合之后，射流边界相交，互相干扰并重叠，逐渐形成一股总射流。

总射流的轴心速度逐渐增大，直至最大，然后再逐渐衰减直至趋近于零。

两个相同的射流平行地在同一高度射出，当两射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合流动。

相同平行射流重叠时其轴心速度比单一射流的中心速度大。

● 旋转射流定义：气流通过具有旋流作用的喷咀向外射出，气流本身一面旋转，一面又向静止介质中扩散前进，这种射流称为旋转射流。

由于射流的旋转，使得射流介质获得向四周扩散的离心力。

和一般射流相比，旋转射流的扩散角要大得多，射程短得多，并且在射流内部形成了一个回流区。

正因为旋转射流有如此特点，所以，对于要求快速混合的通风场合，用它作为送风口是很合适的。

)()10(177.02377.1000x f e x d u A x x ==-υA ax x =第二节回风口的空气汇流（1）点汇的气流流动回风口与送风口的空气流动规律完全不同。

送风射流:扩散，形成点源。

回风气流:集中，形成点汇。

在吸风气流作用区内，任意两点间的流速变化与据点汇的距离平方成反比。

目的：根据汇流规律，合理布置回风口的数量和位置，使其与送风口相配合，保证室内气流的均匀性和稳定性，不出现“死角或短路”现象。

（2）实际排（回）风口的气流流动实际排（回）风口的气流速度分布见图，速度衰减很快。

排（回）风口作用范围有限，因此在研究空间内气流分布时，主要考虑送风口射流的作用，同时考虑排（回）风口的合理位置，以便达到预定的气流分布模式。

排风口速度衰减快的特点，决定了它的作用范围的有限性.在研究空间的气流分布时，主要考虑风口出流射流的作用,同时要考虑排风口的合理位置，以便实现预定的气流分布模式.忽略排风口在空间气流分布中的作用，将导致降低送风作用的有效性.因为：按照射流理论，送风射流引射着大量的室内空气与之混合，使射流流量随着射程的增加而打断增大。

而回风量不大于送风量，同时回风口的速度场分布呈半球状，其速度与作用半径的平方成反比，吸风气流速度的衰减很快。

所以在空气调节区内的气流流型主要取决于送风射流，而回风口的位置对室内气流流型及温度、速度的均匀性影响相对较小。

设计时，应考虑尽量避免射流短路和产生“死区”等现象。

采用侧送风时，把回风口布置在送风口同一侧，效果会好一些。