文档介绍：住宅厨房变压式排气系统的数值模拟
邵治民1,樊越胜1 ,曲博2
1西安建筑科技大学, 2 西安青云产业有限公司
摘要:针对高层住宅厨房集中式排气系统串烟的问题,运用CFD技术对3种形式的FPQ型排气道进行了速度场和压力场的模拟计算,结果表明:①只设导流装置的系统使用效果较好,, m3/h;②若以吸油烟机油烟捕集效率为90%的排气量作为设计值,即使对于排气效果较好的上述系统,,约有60%的用户达不到设计排气量;~,出现串烟的可能性较大。
关键词:排气道;进气口;数值模拟;排气量
0 引言
共用竖向集中排气系统是目前住宅厨房使用较多的一种通风排气方式。该系统的主要动力源是各家厨房的吸油烟机;排气道一般为定型产品,多数为等截面排气道,大都带有引射导流装置和止逆构件,起到防倒灌、防串烟的作用;排气道出屋面后设置防雨或无动力风帽,一般无屋顶风机[1]。但是,实际使用中这种系统还是存在不同住户间串烟、串味的现象,影响居民的日常生活[2,3]。
国家建筑标准设计图集:07J916-1住宅排气道(一)中,有五种形式的排气道可供选择,这五种定型产品都采取了相应的措施,来改善系统的排气效果和防止串烟、串味的发生,如:图集中的FPQ型排气道就根据流体力学原理设置了变压板和导流装置,且在各户的排气口处安装防串烟止逆阀和导流式防火阀[4]。本文针对FPQ型排气道(模型1)进行了Fluent模拟计算,并与无变压板、有导流装置(模型2)和无变压板、无导流装置(模型3)的排气道做了对比,分析各自的使用效果。
1 物理模型及网格划分
12层住宅厨房排气系统,模型如图1所示,,排气道的规格及附属件的尺寸详见文献[3]。使用GAMBIT软件为CFD模拟生成网格模型。采用三维模拟,以结构化网格中的六面体网格单元为主,主要采用Map、Submap、和Cooper网格划分类型[5],局部网格划分结果见图2。
图1 物理模型

图2 局部网格生成结果
2 Fluent计算说明[6]
求解器的选择和求解控制参数的设置
选择分离式求解器的隐式方案进行控制方程的线性化。压力方程的离散格式采用STANDARD格式,压力-速度耦合采用SIMPLEC算法,动量、湍动能和湍动耗散率方程选择二阶迎风离散格式。

本模拟以空气代替油烟为流体介质,空气可以认为是不可压流体、符合Boussinesq假设、满足理想气体状态方程。采用标准κ-ε湍流模型进行计算,在近壁区采用标准壁面函数法处理,不考虑温度的影响[ 7]。对于稳态不可压流动,其基本控制方程[8]如下:
连续性方程: (1)
动量方程: (2)
湍动能k方程:
(3)
湍流动能耗散率ε方程:
(4)
以上各式中,,为速度,,为张量下标,取1,2,3;为流体密度;为粘度系数;为湍流引起的粘度系数;为湍流脉动动能;为湍流动能耗散率。经验常数[9]=,=,=,=,=。
边界条件的设置
(1)进口边界条件:当用户吸油烟机开启时,进口边界取外部进气扇类型;当吸油烟机未开启时,假