0 引言

低温地板辐射采暖系统作为一种新型的采暖方式已经得到广泛应用。该系统具有节约能源，能够利用可再生能源和低品位热能采暖等优点。国内外许多学者针对低温地板辐射采暖系统，分别采用实验和数值模拟的方法对室内流场和热舒适性等方面做了研究[1-4]。岳晓敏[5]等人对地板辐射采暖和散热器采暖室内的颗粒污染物分布的研究结果表明，相对于低温地板辐射采暖室内，散热器采暖室内的空气质量差些。而低温地板辐射采暖室内地面附近的颗粒污染物浓度偏高。V.Golkarfard[6]等人的研究结果表明，低温地板辐射采暖室内颗粒物的沉积率要大于传统的散热器采暖室内。但是迄今为止，针对室内源产生的颗粒物在低温地板辐射采暖室内的运动特征的研究还比较少。

因此，本文采用CFD对低温地板辐射采暖房间存在室内污染物时颗粒物的运动随时间和空间变化的特征进行了数值模拟研究。

1 数值计算模型

1.1 物理模型

选取实际的低温地板辐射采暖房间的卧室作为研究模型。房间尺寸为长（X）×宽（Y）×高（Z）=5m×3.5m×3m。北墙为外墙，北墙的中线上设有玻璃窗，尺寸为0.8m×0.8m。南墙的中线上设有门，尺寸为2m×1m。假设房间地面全部敷设盘管。地面的中心处设有人体模型，简化尺寸为5m×3.5m×3m。发烟器（颗粒物释放源）中心位于点（2.5m，1.75m，1.5m）处，简化尺寸为0.1m×0.1m×0.1m。

用Gambit软件建立的低温地板辐射采暖房间的物理模型如图1所示。

  

图1 低温热水地板辐射采暖房间的物理模型

 

1-人体；2-窗户；3-门；4-发烟器。

1.2 数学模型

1.2.1 气相模型

式中：φ，Γφ，Sφ分别是通用变量、广义扩散系数和广义源项。对应于不同的通用变量，式中各项参数的具体表达式可参见文献[7-9]。

借助互联网建设的脑卒中智慧医联体平台有效提升了区域神经学科的发展，实现信息支撑资源下沉，贴合国家分级诊疗的医改政策，有利于患者诊疗，形成科学有序的地区就医格局。

 

低温地板辐射采暖室内气流的流动属于湍流流动，本文选择的是标准k-ε方程湍流模型，并结合Boussinesq假设来计算热浮升力对室内流场的影响。控制方程的差分格式采用二阶迎风格式，采用SIMPLE算法处理压力-速度的耦合作用。气相控制方程表达式为：

1）忽略气流与颗粒物的热、质传输。

针对本文研究的内容，采用的颗粒相模型是基于拉格朗日方法建立的离散相模型（DPM）。为简化模拟，采用以下假设：

根据奥斯本检核表法，可从能否他用、能否借用、能否改变、能否扩大、能否缩小、能否代用、能否调整、能否颠倒、能否组合9个方面对高中生物学教材中现有的实验方案进行检核，提出新的实验思路和方案。

1.2.2 颗粒相模型

式中：u为流体相速度；up为颗粒速度；ρ为流体密度；Fx表示在X方向上附加的加速度项（单位颗粒污染物质量的力）[7-9]。

结合所研究的对象，将该低温地板辐射采暖室内的四周围护结构及地面按第一类边界条件处理，即定壁温边界条件。天花板按绝热边界条件处理；窗户为速度入口（velocity-inlet）边界条件，外门定义为outflow边界条件。颗粒物释放强度均取为1×10-7 kg/s，颗粒物密度为1400 kg/m3。

3）将颗粒物看作实心球体。

此时颗粒物的运动方程为：

 

2）颗粒间不发生凝并。

从表1可以得知，参试品种生育期在70～80天之间，其中CR春皇后生育期最短，CR金丽生育期最长。从株高和株幅看，CR皇春3号的株高和株幅均最大，分别为33.4厘米和75.6厘米，CK最小分别为29.5厘米和60.4厘米。在田间表现上，CR民喜、CR皇春3号和CR春皇后整齐度最高，CR黄芯F1和CK一般，CR金丽表现最差。从抱合方式看，CR民喜和CR金丽表现叠抱，其余均为合抱。从抗病性看，CR民喜对常见病害均有较好的抗性，其余品种均有霜霉病和软腐病发生。

1.3 边界条件

原试验样机功率电路包括 2 个输入电压传感器、2个熔断器、2个输入滤波器、2 个接触器、2 个支撑电容、IGBT 模块、2 个输出电流传感器、输出电抗器等主要部件。经过分析和试验，在保持原电路功能和性能不下降的基础上，功率电路简化为 1 个输入电压传感器、 1 个熔断器、2 个输入滤波器、2 个接触器、2 个支撑电容、IGBT 模块、1 个输出电流传感器。经过简化后的电路，节省了成本，又提高了系统可靠性，在长沙磁浮快线上未发生悬浮控制器功率部件可靠性问题。

2 低温地板辐射采暖室内颗粒物分布特征

图3 给出了颗粒污染物由设置在Z=1.5m处的发烟器释放时，B点颗粒污染物浓度随房间高度变化的特点。从图中可以发现，粒径为1μm和5μm的颗粒污染物浓度的峰值发生在Z=1.2m高度左右，而粒径为10μm和20μm的颗粒污染物浓度峰值大致出现在Z=0.75m高度处。粒径dp<10μm的颗粒污染物由于受到上升热流和重力的共同作用而悬浮。而对于20μm的大粒子，明显受重力的影响较大。

2.1 典型粒径（2.5μm）随时间的变化特征

从图2可以看出，在前10 s内，2.5μm颗粒污染物随气流在室内传播，但传播速度并不快。在60 s时，2.5μm颗粒污染物由于受到热浮升力和热泳力等力的作用已经完全散布于室内。

为提高公路沥青路面运行使用的整体性与安全性，路面表面的施工应进行防水施工处理，以降低雨水环境对其结构稳定性带来的负面影响。此外，相关人员还应在公路工程的两侧设置排水沟，以使雨水能够快速排除，进而降低对路面结构作用效果带来的影响。

  

图2 2.5μm颗粒污染物随时间变化的分布图

2.2 不同粒径的颗粒污染物随Z轴（房间高度）的变化

本文选取X=2.5m（X方向中截面）、Y=1.75m（Y方向中截面）两个截面来分析低温地板辐射采暖室内颗粒物的分布特征。

  

图3 不同粒径颗粒物随房间高度的变化特点

2.3 不同粒径的颗粒污染物随X轴（房间进深）变化

从图4中可以看出，各粒径的颗粒污染物浓度峰值基本上都出现在粒子释放处，即X=2.4m处，与此处相比，其他区域的浓度都较低。图4（a）和（b）显示，小粒径（dp<5μm）的颗粒污染物沿房间进深方向的扩散很明显，而大粒径（dp>10μm）的颗粒污染物的扩散并不明显。这主要是因为在这个高度Z=1.5m处，上升气流的影响并不显著，大粒径的颗粒污染物主要受到重力作用的影响而向下沉降。

  

图4 不同粒径颗粒物随房间进深的变化特点

3 结论

本文通过数值模拟对低温地板辐射采暖室内颗粒物运动和扩散特性进行了研究，可得到如下结论：

写作教学中同伴反馈研究以书面同伴反馈居多。 尽管目前相关研究成果颇丰，但学界对于同伴反馈的定义、分类和识别存在重叠和不一致的现象。 与同伴反馈有关术语众多(同伴评估、同伴编辑、同伴反馈、同伴反应、同伴互评和同伴修订等)； 国内学者的译法各异，如同伴反馈、同伴互评、同侪互评、同侪反馈等。 这种状况不利于反馈的理论研究，也影响相关研究结果的比较和归纳。

1）不同粒径的颗粒污染物随空间变化会出现明显的差异。1μm和5μm的颗粒污染物具有很强的气流跟随性，其主要受热浮升力和布朗扩散的影响。而10μm和20μm的颗粒污染物主要受重力作用的影响，大部分分布于房间下部或沉积到地板表面。

2）颗粒物释放源位于发烟器（Z=1.5m）处时，在房间高度上小粒径的颗粒污染物浓度的峰值发生在Z=1.2m高度左右，而大粒径的颗粒物浓度峰值大致出现在Z=0.75m高度处，而在房间进深方向上，大粒径的颗粒污染物沿房间进深方向的扩散并不明显。

本文研究结论对于研究低温地板辐射采暖室内颗粒污染物具有重要的参考价值。

参考文献

[1] SattariS,Farhanieh B.A parametric study on radiant floor heating system performance[J].Renewable Energy,2006,31(10):1617-1626.

[2] Hasan A,Kurnitski J,Kai J.A combined low temperature water heating system consisting of radiators and floor heating[J].Energy&Buildings,2009,41(5):470-479.

[3] Bozk1rO,Canbazo?lu S.Unsteady ther malper for manceanalys is ofa room with serial and parallelduct radiant floorheating system using hotairflow[J].Energy&Buildings,2004,36(6):579-586.

[4] Causone, Francesco, Baldin, et al. Floor heating and cooling combined with displacement ventilation: possibilities and limitations[J]. Energy &Buildings, 2010, 42(12): 2338-2352.

[5] 岳晓敏.地板采暖与散热器采暖房间颗粒物分布的对比分析[D].太原:太原理工大学,2010.

[6] Golkarfard V, Talebizadeh P. Numerical comparison of airborne particles deposition and dispersion in radiator and floor heating systems[J]. Advanced Powder Technology, 2014, 25(1): 389-397.

[7] 王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M].北京:清华大学出版,2005

[8] 陶文铨.数值传热学(第二版)[M].西安:西安交通大学出版社,2001.

[9] 段中喆.ANSYSFLUENT流体分析与工程实例[M].北京:电子工业出版社,2015.