在核工业的生产过程中，通常会产生对人体和环境具有危害或放射性的物质。热室是专门处理这类危险物质的封闭型设施。为防止沾染了放射性的空气和气溶胶无控制地向热室外的实验室空间逸散，必须采用机械通风形成室内负压。建立一个具有较高模拟精度的热室环境模型，确定热室通风系统中室内负压随流量变化的规律和空间分布的规律，是优化热室环境调控的前提。
　　论文以单间热室为研究对象，以室内负压为控制目标，基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法，建立热室通风系统的CFD模型，并搭建MATLAB/COMSOL协同仿真平台。设计了一种基于CFD的热室系统辨识方法，将热室CFD模型转换成负压预测数学模型，并提出一种基于预测模糊PID的热室通风系统负压控制方法。论文主要研究内容有以下几点：
　　（1）基于热室通风系统的工作原理、流体动力学基本方程、流动相似理论以及标准K?ε湍流模型，构建了热室几何模型、网格模型、物理模型以及求解器等，并进行CFD数值模拟。分析不同热室结构和不同通风方案对热室压力和流场的影响，并对其进行验证。数值模拟结果说明所建立的热室CFD模型符合热室通风系统工作原理，通过该模型可得到负压随排风量变化的规律及其空间分布特性，进而为热室的操作控制和运行管理的设计提供参考。
　　（2）基于LiveLink?for MATLAB?搭建热室通风系统MATLAB/COMSOL协同仿真平台，实现对热室CFD模型进行编程控制、数据处理与分析等，后续系统辨识和控制研究实验均是基于该协同仿真平台完成的。
　　（3）基于热室CFD模型，将边界条件作为热室通风系统的输入量，负压作为系统的输出量。采用ARX模型结构，利用递推最小二乘法辨识模型参数，得到热室负压预测数学模型。将其与CFD数值模拟的输出进行比较，通过评价指标可以认为所辨识的模型能够反映热室负压变化规律，并且满足预测精度要求。
　　（4）基于系统辨识得到的热室负压预测模型，设计热室通风系统负压控制器。根据热室通风系统的特性，分析了PID控制、模型预测控制、模糊PID控制等方法的特点，为改善热室负压控制品质，提出了一种基于预测模糊PID的热室通风系统负压控制方法。实验结果说明，该方法使系统具有较强的适应力，鲁棒性好，在综合控制效果方面具有明显的优势。