湿热地区自然通风建筑湿环境流动机理研究

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1、分类号密级湿热地区自然通风建筑湿环境流动机理研究研究生姓名：陈文昌指导教师姓名、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：建筑环境模拟与模型实验湖南工业大学二〇一五年五月二十七日分类号.密级.湿热地区自然通风建筑湿环境流动机理研究MoistureTransportMechanismForBuildingHumidityEnvironmentByNaturalVentilationInHotAndHumidArea研究生姓名：陈文昌指导教师姓名、职称：赵福云教授学科专业：供热、供燃气、通风及

2、空调工程研究方向：建筑环境模拟与模型实验论文答辩日答辩委员会主席53广良湖南工业大学二•一五年五月二十七日湖南工业大学学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己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，均己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：俠、太、I)曰期0丨1年6月名曰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

3、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：或曰期一年6月》曰摘要在我国南方湿热地区，城市建筑与经济都呈高速发展，人口众多，夏季空调除湿降温需求巨大。正确调节室内热湿环境的关键是深入理解建筑室内热湿迁移机理，计算机数值模拟方法具有信息丰富、研究周期较短等诸多优势，本文主要利用计算流体动力学方法来探讨自然通风条件下建筑室内空气湿环境流动特性。本文首

4、先采用理论分析和数值模拟的方法，以热压驱动自然通风为基础，根据单侧双开口建筑室内自然通风原理，建立室内外热湿耦合传递的数学模型，探讨温度梯度和水蒸气质量分数梯度作用对室内气流组织、室内外通风量、室内温度场和室内相对湿度场分布的影响。根据模拟结果可知，自然通风热压作用下室内流场结构并不随室内外温差发生明显变化，随着室内外温差的减小，开口质量流量减小，与理论分析结果一致。将数值模拟结果、理论分析结果和实验基准解进行对比，验证了数值模拟程序的准确性和理论分析公式的合理性。接着建立了建筑封闭室内自然对流层流物理模型，模

5、拟分析了室内热湿源强度对室内气流组织、温度场、相对湿度场分布的影响，得出了热量和水分受热湿源表面温湿度作用下的耦合传递机理，为理解室内热湿耦合自然对流奠定了基础。具体模拟结果表明，热湿源表面水蒸气质量分数的变化对室内温度场和流场分布基本上没有影响，而对室内相对湿度场分布有明显影响。热湿源表面温度对室内温度场和流场以及相对湿度场分布都有影响。另外还分析探讨了单侧中部开口的建筑室内自然通风模型。随着开口面积的增大，直接受外界湿空气影响的区域不断扩大；腔体中心沿高度方向温度和相对湿度达到平衡的位置不断下移，开口处水平

6、分速度最大值不断增大，室内热湿传递不断增强。随着室内湿空气温度不断升高，室内相对湿度最大值点开始变化，逐渐由底部热湿源表面向开口位置移动。随着开口位置不断上移，室内外水分传递和热量传递逐渐减弱，室内底部热湿源湿扩散梯度增大，室内湿空气浓度水平趋于均匀。最后计算探讨了双侧中部开口的建筑室内自然通风模型。随着双侧开口面积的增大，受外界湿空气热湿度影响的区域不断扩大；腔体中心沿高度方向温度、相对湿度达到平衡的位置不断下移，开口处水平分速度最大值不断增大，“置换”通风量越来越大，室内热湿传递不I断增强。随着室内湿空气温

7、度水平不断升高，室内相对湿度最大值点由底部热湿源表面逐渐向开口位置移动。湿热地区自然通风建筑热湿环境流动机理研究将为理解室内热湿耦合自然对流奠定基础，为建筑自然通风环境的优化设计提供了指导和帮助。本论文通过探讨自然通风下热湿源强度和开口等因素作用，探索利用自然通风来保持建筑室内适宜的热湿环境。关键词：自然通风，热湿环境，理论分析，数值模拟，气流组织IIABSTRACTWiththerapiddevelopmentofurbanconstruction,economyandpopulationinthehotan

8、dhumidregionsinsouthChina,air-conditioningcoolinganddehumidificationloadinsummergreatlyincreases.Deepunderstandingofindoorheatandmoisturetransportmechanismisakeytoadjustproperlyindoorthermalandh