这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是该研究的学术报告：
主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Cong Song、Xuetong Yang、Yanfeng Liu和Xuming Wang，他们均来自西安建筑科技大学建筑服务科学与工程学院以及绿色建筑国家重点实验室。该研究于2024年6月1日发表在《Journal of Building Engineering》第93卷，文章编号为109797。
学术背景
本研究的主要科学领域为建筑环境与高原气候调节。青藏高原地区具有低温和缺氧的典型气候特征，这对当地居民的健康产生了重大影响。为了改善高原地区的室内氧气-热环境，本研究通过CFD数值模拟和实验验证，探索了垂直氧气-热耦合射流（vertical oxygenic-thermal coupled jet）的流动特性。研究旨在揭示不同影响因素下氧气-热耦合射流的扩散特性，并为高原建筑室内氧气-热环境的调控提供理论依据。
研究流程
1. 流体力学分析
研究首先基于自由湍流射流理论，建立了氧气-热耦合射流的数学模型，并结合温差射流和浓度差射流理论，分析了射流特性。研究推导了综合浮力（comprehensive buoyancy）的表达式，并量化了射流温度、室内空气温度和氧气体积分数之间的关系。
影响因素与工况设计
研究分析了射流温度、射流氧气浓度和射流流量（流速、管径）对射流特性的影响。具体工况设计包括射流氧气浓度（30%、50%、70%、90%）、射流温度（288K、291K、294K、297K）、射流流速（0.5 m/s、1.0 m/s、2.0 m/s、4.0 m/s）和空气供应管径（0.05 m、0.1 m、0.2 m）。
数值模型建立
研究采用ANSYS Fluent 18.0软件进行数值模拟，选择了Realizable k-ε湍流模型。几何模型为一个5.0 × 3.6 × 3.0 m的长方体房间，空气入口位于顶部中心，回风口位于上部边缘。研究通过网格独立性验证和时间步长独立性验证，确定了最佳网格数量和时间步长。
实验验证
研究在西藏拉萨（海拔3650米，大气压65.2 kPa）进行了实验验证。实验设备包括氧气发生器、自制氧气-热混合加热箱、温度记录仪和氧气浓度检测仪等。实验测量了不同工况下的温度、氧气浓度和流速，并与数值模拟结果进行了对比，验证了数值模型的准确性。
射流特性与扩散特性评价
研究通过射流轨迹、扩散范围和扩散面积等指标，分析了氧气-热耦合射流的特性。同时，采用温度和氧气浓度的非均匀性系数（non-uniformity coefficient）评价了室内气流分布的均匀性。
主要结果
1. 温度对射流特性的影响
当射流温度增加3K–9K时，氧气-热扩散范围在垂直方向上向上移动0.17m–1.02 m，扩散面积差从0.49 m²缩小到0.05 m²。低温差射流可使扩散范围集中在人员活动区域，直接改善热舒适性。
氧气浓度对射流特性的影响
当射流氧气浓度增加20%–60%时，氧气-热扩散范围向下移动0.87m–1.9 m，扩散面积差从0.07 m²扩大到0.28 m²。低氧气浓度差可提高氧气-热扩散的协同性，并降低能耗。
流量对射流特性的影响
在固定面积下，射流温度和氧气浓度在0.5m–1.5 m处衰减最快；在固定流速下，射流温度和氧气浓度在1.25 m内保持相对稳定。大管径和中等流速可增加氧气-热扩散面积，同时协调扩散范围，减少吹风感。
室内氧气-热环境调控
研究指出，空气入口位置对热环境分布的影响大于氧气环境。当空气入口位于房间顶部中心时，气流分布最均匀，氧气-热环境的非均匀性系数最小。
结论
本研究通过理论分析和数值模拟，揭示了高原建筑室内垂直氧气-热耦合射流的流动特性，并提出了垂直射流模式下的氧气-热环境调控方法。研究结果为高原地区室内氧气-热环境的改善提供了新的思路和理论依据，具有重要的科学价值和实际应用价值。
研究亮点
1. 首次系统研究了高原地区氧气-热耦合射流的流动特性，填补了该领域的研究空白。
2. 提出了综合浮力的数学模型，量化了射流温度、氧气浓度和室内环境之间的关系。
3. 通过数值模拟和实验验证，优化了射流参数和空气入口位置，为高原建筑室内环境调控提供了实用建议。
4. 研究结果对改善高原地区居民的生活质量和健康具有重要意义，同时也为相关工程设计提供了理论支持。
其他有价值的内容
研究还探讨了不同空气入口位置对室内氧气-热环境分布的影响，为高原建筑的设计和优化提供了重要参考。此外，研究提出的低温度差和低氧气浓度差调控策略，可在保证舒适性的同时降低能耗，具有较高的应用价值。