城市不透水表面对流换热系数的实测和模拟研究

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1、工学硕士学位论文城市不透水表面对流换热系数的实测和模拟研究FIELDMEASUREMENTANDSIMULATION RESEARCHONTHECONVECTIVEHEAT TRANSFERCOEFFICIENTOFURBAN WATERPROOFSURFACE张文武哈尔滨工业大学2008年6月中国图书分类号：TU831.2 国际图书分类号：696工学硕士学位论文城市不透水表面对流换热系数的实测和模拟研究硕士研究生：张文武导师：刘京副教授申请学位：工学硕士学科、专业：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨

2、工业大学ClassifiedIndex:TU831.2 U.D.C.:696DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringFIELDMEASUREMENTAND SIMULATIONRESEARCHONTHE CONVECTIVEHEATTRANSFER COEFFICIENTOFURBANWATERPROOF SURFACECandidate：ZhangWenwu Supervisor：AssociateProf.LiuJing AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineering

3、Speciality：Heating,GasSupplying,Ventilating &AirconditioningEngineeringAffiliation:SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofOralDefense:June,2008DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要城市不透水表面长时间暴露在随时间不断随机变化的环境条件下，与大 气之间的对流换热过程受到室外温度、相对湿度、风速、风向

4、以及太阳辐射 等各种因素的影响，是一个复杂的动态过程，从而使得城市不透水表面对流 换热系数难以准确测量或推算得到。到目前为止建筑墙体外表面对流换热系 数还没有得到系统的研究。对于这样的一个重要领域，目前国内外关于对流 换热方面的实测数据严重缺乏，在现有的空调负荷计算方法中，一直采用经 验值，且取值各异，更没有较好的确定方法，从而给建筑热工、室内采暖空 调负荷、建筑能耗分析及计算带来很大的误差。研究表明，表面对流换热系数15%的不确定量可以导致建筑围护结构预测热流15～20%的不确定量。 针对传统实测方法设备复杂、精度难于把握，而模型实验又缺乏相似性 的问题，本课题

5、在前人工作的基础上，以热质比拟基本原理为基础，针对室 外环境特点，开发出适用于城市不透水表面对流换热的萘升华技术，使该技 术可以在室外环境中应用。通过热平衡法与萘升华技术法对建筑外水平表面 同时进行实测研究，来验证萘升华技术法的可靠性和准确性。在萘升华技术 法的可靠性和准确性得到保证后，利用该技术对建筑群外表面、城市街道路 面进行多点的室外实测，来考察表面形状与尺寸、测点空间位置、建筑高度 与密度、风速、风向及温差等因素对对流换热的影响。以传热学边界层湍流 对流换热理论为理论基础，利用实测数据建立城市不透水表面对流换热的数学模型。通过CFD计算模型的耦合计算，研究

6、在不同的建筑工况及气象条 件下建筑外表面对流换热系数、对流换热量及建筑墙体传热量的静态分布规 律。本课题以建筑热工学、传热学相关理论为基础，研究城市不透水表面的 对流换热特性，在城市气候学研究中具有创新意义。为准确预测建筑负荷、 研究城市冠层内的热动力特性，解决城市高温化和热岛效应等城市热气候问 题提供理论依据。关键词城市；CFD；不透水表面；萘升华技术；对流换热系数-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheurbanwaterproofsurfaceexposestotheconditionwhichchanges continuouslyand

7、randomlywithtime.Theconvectiveheattransferwiththe atmosphereeacheotherinfluencedbytheoutdoortemperature,relativehumidity, windspeed,winddirection,solarradiationandsoonisanintricateanddynamic process.Soitisdifficulttomeasureorcalculatetheconvectiveheattransfer coefficientoftheurbanwate

8、rproo