高大空間氣流組織的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高大空間氣流組織分布、預(yù)測不同設(shè)計(jì)方案的空調(diào)效果一直是工程設(shè)計(jì)人員的難題。隨著計(jì)算機(jī)的高速度化以及計(jì)算流體動力學(xué)(CFD，Computational FluidDynamics)的發(fā)展，應(yīng)用CFD技術(shù)模擬預(yù)測高大空間氣流組織、熱舒適以及優(yōu)化設(shè)計(jì)方案成為可能。本文通過采用CFD數(shù)值模擬與現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法對高大空間空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性與氣流組織分布特性進(jìn)行研究，以期研究結(jié)果能對實(shí)際空調(diào)工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)價值。
　　 本研究以北京市某

2、大型公共建筑的高大中庭分層空調(diào)為研究對象，根據(jù)建筑的實(shí)際尺寸及空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)，建立分層空調(diào)設(shè)計(jì)方案下的計(jì)算模型，采用PHOENICS軟件對分層空調(diào)設(shè)計(jì)方案下的熱舒適性和氣流組織進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究，并將研究成果應(yīng)用到實(shí)際工程中。模擬計(jì)算運(yùn)用k-ε兩方程紊流模型與SIMPLE算法，近壁區(qū)采用壁面函數(shù)法考慮墻壁邊界條件。其次，對高大中庭的氣流組織評價展開研究，在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)展和豐富了高大中庭類建筑氣流組織的評價方法。
　　 本

3、文針對夏季分層空調(diào)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)分析了氣流組織分布特性，并對不同工況下溫度場、速度場的不同影響因素進(jìn)行了分析。針對冬季工況探討了送風(fēng)角度、送風(fēng)速度、送風(fēng)溫差、送風(fēng)間距對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。為了進(jìn)一步驗(yàn)證CFD方法模擬研究的可靠性，對于所研究的高大中庭進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試，并在測試氣候條件下進(jìn)行了數(shù)值模擬，以模擬所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果作對比，以期能夠表明CFD研究方法的正確性和切實(shí)可行性。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 1.送風(fēng)

4、速度的大小對形成穩(wěn)定的氣流隔斷面有重要影響，當(dāng)送風(fēng)速度在4～4.5m/s時才能夠形成穩(wěn)定的氣流隔斷面，有效防止非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)的熱對流。
　　 2.頂部排風(fēng)對于降低非空調(diào)區(qū)的溫度效果明顯，有利于減小非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)的傳熱量，節(jié)能效果顯著；可是排風(fēng)量太大會加強(qiáng)空調(diào)區(qū)與非空調(diào)區(qū)的熱對流，反而會造成能量浪費(fèi)，對于此類高大中庭，排風(fēng)比宣控制在30％左右。
　　 3.通過對不同的氣流組織進(jìn)行數(shù)值模擬和定量分析、評價，最終確定了比較