大空间建筑蓄热与多元通风流动特性及其缩比尺模型试验.pdf

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1、分类号密级大空间建筑蓄热与多元通风流动特性及其缩比尺模型试验研究生姓名：刘科君指导教师姓名、职称：赵福云教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究方向：大空间建筑空气环境数值模拟湖南工业大学二〇一八年六月八日分类号密级大空间建筑蓄热与多元通风流动特性及其缩比尺模型试验FluidMechanismofHybridVentilationandThermalStorageinsidetheLargeBuildingSpacesandTheirReduced-Scale-ModelExperiments研究生姓名：刘科君指导教师姓名、职称：赵福云教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究方向：

2、大空间建筑空气环境数值模拟论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一八年六月八日湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其

3、他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日摘要在能源短缺和生态环境保护的双重压力下，结合传统自然通风和机械通风两者优势的多元通风逐渐受到人们的青睐；其蕴藏的巨大的节能潜力以及其带来的舒适性，极大的契合了人们对多元通风方式的期望。但是，多元通风的基本流体动力学模式及其蓄热、传热机制非常复杂；尤其应用于大空间建筑时，室内蓄热、温度分层或其他内扰耦合作用，其多元通风过程更趋复杂多变。基于此，本文采用计算流体力学和缩比例尺模型实验相结合的手段，探讨了多种工况下建筑大空间室内采用多元通风的通风效果。本文首先构建了具有集中热源的厂房大空间物理模型，

4、采用计算流体力学商用软件模拟了不同热源强度和机械送风条件下，建筑室内空气流动行为与换气特性。模拟结果表明，在热压自然通风条件下，室内出现明显的温度分层；温度效率(即热移除效率)随着热源强度的增加而降低；随着机械送风强度的增加，不同热源强度下的温度效率变化趋势略有不同，但基本呈现出先增加后降低再增加再降低最后保持平稳的变化趋势。局部机械送风能明显改善室内通风效果，但机械送风强度过大易在机械送风口和自然进风口间形成短路型气流输送。其次，为探讨不同形式的多元自然通风与机械风机结合的多种模式下的建筑通风特性，研究了在单侧通风和穿堂风耦合屋顶排风扇时建筑室内气流流动特性及空气温度分布状态。研究显示，屋顶

5、机械排风扇能有效改善建筑中上部空间的空气环境质量；但是，机械排风强度越大排风效果不一定越好，甚至有时会对通风效果产生抑制作用；而以风压驱动为主的自然通风能对建筑下部空间进行良好的通风换气。总之，建筑通风应该根据建筑内部和外部环境条件合理制定通风策略。最后采用缩比例尺模型实验研究了室内空气温度分布及流动特性。并采用了非接触式测温系统(红外热像仪)和全面数值模拟的方法对前述典型物理模型进行了模型试验，有效地验证了前述数值模拟研究数据的准确性。模型试验研究显示，在送风量为0.58L/s时，A柱上各点的温度随着热源强度的增加而升高；随着室外温度的升高而升高。在“室外”温度35℃、热源150w下A柱、B

6、柱上各点温度在送风量为0.58L/s下各点温度低于送风量为1.84L/s下的温度。这说明I加大送风量有时并不能有效改善室内环境。同样比较其他不同送风量下其他各柱上的温度变化，得出“室内”不同位置上各测点受“室外”空气环境和“室内”热源强度影响程度不同，但都受到较明显的影响。本文采用多种研究手段相结合的形式，从不同维度上探讨了多元通风方式在建筑大空间通风中的通风效果，研究了在室内、室外多种影响因素作用下的室内空气温度分布及流动特性。该项基础研究对改善大空间室内通风、节约大空间通风空调能耗等具有重要的现实意义。关键词：大空间建筑，多元通风，计算流体动力学，模型实验IIABSTRACTUnderth

7、edualpressuresofenergyshortageandecologicalenvironmentprotection,Hybridventilationcombinedwiththeadvantagesoftraditionalnaturalventilationandmechanicalventilationhasgraduallybeenfavoredbypeople.Itseno