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本项目研究思路为:稳态模型→正弦波风速模型→脉动风模型→平均风模型→非稳态风量模型→非稳态风下室内温度分析。 课题组先从稳态模型入手,对自然通风建筑计算模型进行了理论分析和实验验证。 其次,由于阶跃变化与正弦变化是研究动态特性时通常输入的标准信号,因此课题组假定非稳态风为正弦波动风形式,基于通风与蓄热的基本理论,结合数值分析及数值模拟方法,在正弦波动风速来流条件下对室内温度场进行模拟和分析,得到了室内温度衰减系数和延迟时间的变化规律,比较了恒定风与正弦波来流对室内温度计算结果的差异。 而通过分析自然风特性可知,自然风由平均风和波动风组成,波动风具有随时间和空间强烈变化的非线性随机波动特性,它并不能由单一谐波函数来描述。因此,课题组根据谐波叠加法对脉动风速时程进行了模拟,结合风工程学中的风致内压脉动研究方法,建立了主要脉动通风量模型;就平均风速的概率分布特性,提出了平均风速呈威布尔分布条件下的平均通风量模型。通过脉动通风量模型分析,可发现,脉动通风量与开口面积、房间体积、平均风速、湍流强度成一定函数关系。对随机平均风速下的平均通风量模型分析可知,若平均风速和最大风速一定,服从威布尔分布的风速时程序列是存在多种情况的,但是各平均风速所占概率相同,总平均通风量是一定的。对于单侧开口,总通风量为脉动通风量与平均通风量之和;小开口通风量主要由脉动通风量组成,大开口通风量由平均通风量和脉动通风量组成。通风量模型建立后,利用大涡数值模拟计算结果及其他计算模型结果进行了对比,分析可知本模型更为准确。 最后,对自然风进行了实测,基于实测数据分析了自然风的平均风特性和脉动风特性;采用谐波叠加法得到随机脉动风速序列,采用双参数的威布尔分布模型得到随机平均风速序列;针对单侧大开口/双侧大开口自然通风建筑,以脉动风速序列和随机平均风速序列分别作为远处来流风速,得到非稳态自然通风建筑室内温度求解模型,根据该模型,分析了风速以及内外蓄热体特性、内热源及开口面积等因素对室内温度衰减系数和延迟时间的影响。 研究首次提出了风向垂直于风口的非稳态来流下单侧开口自然通风建筑通风量计算方法,探讨了变风速、开口面积、房间体积及湍流脉动等参数对通风量的影响,并基于该方法,提出了非稳态自然通风室内温度求解模型,该模型可用于评估实践工程中的自然通风建筑内部热环境,指导自然通风建筑蓄热设计。 2100433B
自然通风是被动式建筑技术中的重要方法,而建筑蓄热与自然通风建筑室内热环境紧密相关,自然通风建筑室内温度由于建筑蓄热作用相对室外温度波出现延迟和衰减特征。.实际自然风具有紊态和非稳定性质。本项目拟定在分析自然来流平均风特性与波动风特性基础上,主要针对双侧/单侧开口自然通风模型,研究流动机理,分析主要特征参数,提出在CFD模型中构建非稳态风压边界条件的方法;选取合适的湍流模型及边界条件,提出同时考虑建筑传热、蓄热作用的非稳态自然通风数值模拟模型及计算方法,并经过实验验证;通过该模型,对非稳态风压驱动下双侧/单侧开口自然通风建筑进行CFD数值模拟,探讨变风速、风向及湍流脉动等参数与建筑蓄热作用之间的关系,分析非稳态风压驱动下的自然通风建筑蓄热特性及不同建筑蓄热体对室内温度的影响规律;最后结合数值模拟结果与宏观分析方法,提出适合于指导工程实践的非稳态风压驱动自然通风建筑蓄热设计与评估模型。
优点:高层建筑可以带来明显的社会经济效益:首先,使人口集中,可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的联系距离,从而提高效率;其次能使大面积建筑的用地大幅度缩小,有可能在城市中心地段选址
自然通风是指不间断的给室内开窗换气,让空气自然对流,形成室内空气交换,达到通风的效果。自然通风又分穿越式通风、浮力烟囱式通风、单侧式局部通风三种不同的方式
在我国大部分地区,夏季气候炎热,室外温度在30℃以上,由于温室效应,温室内部温度很容易超过40℃,因此,必须采取降温手段,以保证温室内能够进行正常生产。 目前温室内常用的降温方法有:通风降温、遮...
单体建筑高度对风压作用下自然通风的影响
目的分析风压作用下民用建筑的自然通风能力和不同高度建筑对风压作用下自然通风的影响.方法采用计算流体力学方法,对不同风速、不同高度条件下建筑风压作用下自然通风能力进行数值模拟,并通过实验数据验证方法的正确性.结果得到单体建筑风压差系数分布规律,其风压作用下自然通风外部条件最好之处为建筑高度的4/5处.建筑迎风面中部风压作用下自然通风效果好于建筑物两侧.风压差系数对风速变化不敏感.不同建筑高度风压差系数分布规律相似.结论本数值方法能够正确地反映建筑表面的风压分布;风压作用下自然通风效果随单体建筑高度增高而增大,随风速增加而增大.
不同通风口参数下自然通风隧道试验研究
为了对比不同通风口参数下的隧道通风效率及通风口风速,文章通过比例模型试验,使用亚克力板搭建比例尺为1∶15的模型隧道。试验设置4个工况来比较不同通风口数量、长度和高度下隧道通风情况。试验结果表明,不同通风口数量、长度和高度下隧道内风速变化分布以及通风效率发生显著变化。基于试验结果 ,文章建议了最佳通风口的设置形式。
自然通风能兼顾建筑节能与改善室内空气品质。建筑蓄热对自然通风与室内空气流动和热状况产生重要影响。本研究拟采用理论分析、数字模拟、CFD仿真与实验研究相结合的方法,探讨建筑蓄热与自然通风非线形耦合关系,揭示建筑蓄热对自然通风量和室内温度波动的影响规律。研究成果将为建筑材料的选取、混合通风系统的合理设计与控制策略的确定打下理论基础。 2100433B
批准号 |
50478055 |
项目名称 |
建筑蓄热与自然通风的耦合理论 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0803 |
项目负责人 |
张国强 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
湖南大学 |
研究期限 |
2005-01-01 至 2007-12-31 |
支持经费 |
22(万元) |
在矿井通风系统中,由于空气柱质量不同而产生的压力差2100433B