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自然排烟作为一种系统简单、成本低廉的排烟方式,得到广泛的关注和应用,尤其常见于大空间建筑,依靠火灾自身产生的热压来驱动烟气的排出。然而实际应用中,自然排烟常常受到外界环境风的干扰,使排烟效率降低甚至导致排烟失效。本文借鉴自然通风中利用文丘里效应强化排风的方式,提出一种利用文丘里效应优化环境风作用下的自然排烟装置,针对该装置,通过理论分析和一系列的CFD数值模拟,并采用小尺寸的风洞实验,探究环境风条件下文丘里装置的自然排烟,用以指导自然排烟系统的设置。首先,基于自然排烟的双区模型,充分考虑风压和热压的影响,对存在环境风时的文丘里自然排烟口进行了理论分析,以排烟口排出的质量流率作为自然排烟效果的评价指标,从理论上证明了文丘里装置的有效性。其次,CFD数值模拟作为本文主要的研究手段,开展了以下几方面的研究:(1)采用正交设计的方法,对文丘里排烟装置的结构参数进行优化,确定了文丘里排烟装置在典型工况下的最优结构参数;(2)对比环境风条件下文丘里排烟口与普通排烟口的排烟效果,结果表明前者优于后者,在典型工况下,前者相对后者排出的质量流率最大增加了180%;(3)模拟不同环境风速下(0.5m/s~10m/s)两种排烟口的自然排烟,探究环境风速对文丘里排烟装置排烟效果的影响,结果表明:环境风速越大,文丘里排烟口上方的风速增加得越多,相应地,排烟口上方形成的负压也越大,文丘里排烟口相较于普通排烟口的质量流率的增长百分比也越大,即环境风速越大,文丘里装置强化自然排烟的作用越显著;(4)模拟不同热源功率下(0~200kW)两种排烟口的自然排烟,探究热源功率对文丘里排烟装置排烟效果的影响,结果表明:随着热源功率的增大,文丘里排烟口的质量流率相较于普通排烟口质量流率的增加百分比显著地减小,但前者始终优于后者。最后,进行了小尺寸风洞实验,以验证文丘里装置用于优化环境风条件下自然排烟的有效性,并对不同环境风速下文丘里装置的自然排烟效果进行研究。结果表明:在典型环境风速条件下,文丘里排烟口排出的质量流率相对于普通排烟口增加了5.95%,进一步证实了其效果优于普通排烟口;在一定的风速范围内,风速越大,文丘里自然排烟装置的排烟效果越好。也在一定程度上证明了数值模拟结论的正确性。