277 北站高架层大空间热环境cfd模拟

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1、西安北站高架层大空间热环境CFD模拟中南建筑设计院徐鸿严阵张亚男华中科技大学陈龙刘显晨姜涛徐玉党摘要介绍了西安北站高架层大空间热环境CFD模拟。根据对空调系统夏季工况和冬季工况下的温度场、速度场以及热舒适性的模拟分析，提出相关合理化建议，为西安北站高架层大空间空调系统设计提供参考依据。关键词大空间热环境模拟分析热舒适1工程概况图1西安北站西安北站（见图1）仿西安古城墙以及城楼的方式修建，建筑形式新颖，具有突出的地域特色。西安北站为特大型铁路旅客站房，车站最高聚集人数13000人，主要功能为进、出站厅、候车厅、售票厅、出站通道、旅客服务、商业用房、管理办公用房等。

2、站房总建筑面积为114501平方米，由一层（站台层及部分夹层）、二层（高架旅客进站层及部分夹层）、地下层（出站层）三个平面层组成，建筑总高度43.6米。2设计参数2.1室外气象参数（见表1）表1室外气象参数表项目室外大气压(Pa)空调室外计算干球温度（℃）空调室外计算湿球温度（℃）空调室外计算日平均温度（℃）平均风速（m/s）计算相对湿度（%）夏季9570735.125.830.71.6冬季98097-5.60.9662.2室内设计参数（见表2）表2室内设计参数表名称温度（℃）相对湿度（％）最小新风量（m3/人·h）夏季冬季夏季冬季高架候车厅2718≤65≥40

3、122.3围护结构热工性能（见表3）表3围护结构参数围护类型传热系数(w/㎡.℃)(夏/冬)传热衰减传热延迟(h)地面1.50/1.501.000.00内墙1.37/1.370.814.01外墙0.46/0.460.1016.16外窗2.22/2.281.000.40屋面0.40/0.400.2310.87天窗2.61/2.691.000.3863高架候车厅热环境CFD模拟针对本项目的模拟对象为室内空气，选用Airpak软件进行模拟计算。3.1高架层基本模型的建立在Airpak中根据CAD图形数据进行建模，为了提高计算效率，在保证模拟结果可靠性的前提下需要进行以

4、下适当的简化：⑴屋顶的微小斜坡处于30米左右的高度，不会对候车厅下部人员活动区的气流产生任何影响，建模时规整成平屋顶可以很大程度提高计算速度，同时取平均高度为屋顶高度。⑵因为整个高架层尺寸较大，根据模型对称的特点，为了提高计算速度，在不影响计算结果的前提下，将其作简化处理：计算四分之一候车大厅通过设置镜像墙来完成整个计算。⑶为了简化计算，提高计算精度，对与候车大厅不相连接的售票厅以及相应的工作房间，均简化为整个模块。简化后的模型如图2所示。图2高架层模型三维图3.2计算参数确定由于高架层呈轴对称分布，取半边为模拟区域，在对称轴上设置对称面。候车区除去座椅区域以座

5、椅数量确定人数以外，其余按照负荷计算所得人数进行平均，静坐轻微劳动下显热散热量为68W/人。夹层处按照人员密度计算出人数，将模型均匀布置在夹层空间内。具体热流密度如表4所示,除表中所列参数外，其他房间之间由于温差为0，所以热流密度为0。将灯光负荷均匀布置在屋顶，灯光负荷为20w/m2,因此，在实际模型建立过程中屋顶热流密度天窗部分为53w/m2，非天窗部分为25.3w/m2。表4围护结构热流密度维护结构名称夏季热流密度（w/m2）冬季热流密度（w/m2）外墙1934屋顶（天窗）5353地板5.122屋顶25.324模型中条形送风口采用opening形式风口，回风

6、口采用设定速度的vent形式风口。具体送风参数如表5所示：表5送风参数表场所楼层装配高度（m）型号尺寸(mm)风量冷暖条件风速备注(m3/h)区分(m/s)1高架候车厅3.7ATVH600*3003000冷房水平送风6.4暖房斜下送风62高架进站厅3.7ATVTL-333000L40000冷房斜上送风5.8斜上30°斜下45°暖房斜下送风3高架进站厅5.5ATC230#1125冷房水平送风4.4暖房垂直送风43.5ATVH500*2001333冷房水平送风5.4暖房斜下送风53.5ATMKG-W12#1333冷房水平送风5.6暖房斜下送风3.3夏季空调气流组织模

7、拟分析在模拟计算中，为更清晰的描述模拟计算结果，分析问题方便，选取了四个具有代表性的特征截面，如图3所示。图3选取特征截面示意图四个特征截面的物理意义分别是：特征截面1主要可以表示候车厅风口处的温度和速度分布以及休闲茶座处的温度和速度分布；特征截面2主要表述进站广厅风口处附近区域及候车厅非风口附近区域的温度与风速分布；截面3表述进站广厅以及候车厅距风口较近区域的温度以及风速分布，同时可以描述候车厅回风口处的温度以及风速分布；特征截面4表示在无夹层区域的温度分布和速度分布。下面将对四个截面的模拟结果进行分析，通过分析得出各个截面所代表不同区域的温度场、气流流畅以及

8、热舒适性，最终验证设计方