《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Experimental Study on the Influence of Supply Terminal Shape on Temperature, Contaminant Distributions and Flow Characteristics in Impinging Jet Ventilation
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本研究针对冲击射流通风(IJV)系统，通过全尺寸实验探讨了三种不同长宽比送风口形状对室内温度分布、CO2浓度和气流特性的影响。研究发现，在低送风量条件下送风口形状影响微弱，而在高送风量时，热/污染物去除效率(εt/εc)随长宽比增加而降低。研究首次提出Archimedes数(Arroom)≈1.2作为形状敏感性的临界阈值，为IJV系统优化设计提供了重要理论依据。
在全球气候变暖背景下，建筑节能已成为实现碳中和目标的关键环节。采暖通风空调(HVAC)系统作为建筑能耗大户，其效率提升迫在眉睫。传统混合通风(MV)系统虽广泛应用，但存在能耗高、通风效率低等痛点。置换通风(DV)系统虽能改善上述问题，却受限于低动量送风，易导致脚踝过冷且难以适用于高热负荷场景。
冲击射流通风(IJV)系统作为创新解决方案，通过向地板喷射气流形成冲击射流，既能保持分层通风的高效率，又凭借其中等动量优势克服了DV系统的局限性。然而，送风口作为IJV系统的"咽喉"，其几何形状如何影响室内环境形成机制，至今尚不明确。日本大阪大学研究团队在《BUILDING AND ENVIRONMENT》发表论文，通过精密的实验设计揭开了这一黑箱。
研究人员构建了5.45×5.00×2.77米的全尺寸气候室，创新性地采用保持送风面积恒定(0.15 m2)而改变长宽比的实验策略，设置了0.75×0.20 m(案例1)、1.00×0.15 m(案例2)和1.50×0.10 m(案例3)三种狭缝式送风口。在1500 W热源条件下，分别测试300、450、600 m3/h三种送风量工况，系统测量了温度场、CO2浓度场及三维速度分布。
关键技术方法包括：采用热电偶和CO2数据记录仪构建54点测量网络；运用超声测速仪和多向风速计捕捉气流细节；通过Archimedes数(Arroom)量化浮力与动量力的平衡关系；创新定义分层高度判定准则。
3.1 温度与CO2浓度分布规律
3.1.1 无量纲温度分布
在300 m3/h工况下，三种送风口形成的温度分布曲线高度重合；而当风量升至600 m3/h时，案例1(长宽比3.75)的室温最低，案例3(长宽比15)最高。这种差异源于Arroom数的变化：高Arroom(>1.2)时浮力主导，形状影响微弱；低Arroom(<1.2)时动量力主导，形状效应显著。
3.1.2 无量纲CO2浓度
CO2分布呈现出与温度类似的分层现象，但灵敏度更高。在600 m3/h工况下，案例1的浓度最低，案例3最高。特别值得注意的是，案例3在送风口附近呈现明显不对称速度分布，而案例1则保持均匀性，这直接影响了污染物的扩散路径。
3.1.3 热/污染物去除效率
热去除效率(HRE)和污染物去除效率(CRE)随送风量增加而提升，且CRE的增长率更高。在600 m3/h时，案例1的居留区CRE达4.54，较案例3(3.03)提升50%。这是由于低长宽比风口产生更扩散的气流，增强了污染物清除能力。
3.2 速度分布特性
3.2.1 送风口速度分布
案例3在送风口面呈现显著的非均匀性，左侧速度明显高于右侧；而案例1分布均匀。这种差异源于送风箱结构：当送风口长度占比较小时，气流在箱体内产生涡旋，导致出口分布不均。
3.2.2 冲击射流速度分布
案例3在中心平面r=1.0 m处仍保持较高速度(0.4 m/s)，呈现平面射流特征；案例1则快速衰减至0.2 m/s，表现为径向射流。这表明高长宽比风口能维持更远的定向流动，但牺牲了侧向扩散能力。
3.3 分层高度形成机制
在600 m3/h工况下，案例1的分层高度比案例3高出0.27 m。研究发现，案例3的高动量气流冲击热源后产生更强湍流，增强了卷吸效应，使羽流流量增加，从而导致分层界面下移。
本研究通过精确实验揭示了IJV系统送风口形状与室内环境的耦合机制：低长宽比风口(案例1)产生径向扩散气流，增强混合效率；高长宽比风口(案例3)形成定向平面射流，适合需要长距离送风的场景。提出的Arroom=1.2阈值判据，为不同工况下的风口选型提供了科学依据。该研究不仅填补了IJV系统设计参数数据库的空白，更通过揭示形状-气流-环境的传递链条，为智能通风系统的精准调控奠定了理论基础。未来可结合计算流体力学(CFD)模拟进一步探究羽流动力学细节，推动IJV系统在高效建筑中的规模化应用。
