呼吸墙流动阻力与流量预测模型

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1、硕士学位论文呼吸墙流动阻力与流量预测模型Predictionofflowresistanceandairflowrateinabreathingwall作者姓名：赵越学号：指导教师：完成日期：亟瞪玉副塾握垒Q!圣生鱼旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明删嬲Y2417992作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他己申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作

2、的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文题目：V叠崛禹蝴妙-7喳盥，型叼蓦l耖作者签名：兰翅擞日期：型!查年—L月—L日大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，呼吸墙作为集保温、通风及空气净化等多种用途于一体的新型建筑引风方式逐渐受到了科研人员的关注。相较具有高能源消耗率的机械通风而言，基于热压和风压等自然驱动力的呼吸墙引风方式具有很大的节能环保优势。呼吸墙诱导的通气量不仅关系呼吸墙的保温特性，同时影响其空气净化效果以及最终的室内空气品质改善功效。呼吸墙诱导的气流量与其系统的阻抗直接关联，在流动阻力与流量特性关系不十分清楚的情况下，

3、难以完成呼吸墙的优化设计与科学运行维护。本文旨在建立预测呼吸墙通风量的理论关联式模型与计算流体力学(CFD)数值计算模型。呼吸墙引风的驱动力包括热压、风压以及两者的共同作用。本文依据能量守恒及压力平衡方程，考虑太阳辐照强度、风压差及多孔填料厚度等参数对呼吸墙通风量的影响，建立呼吸墙内流动阻力与流量预测的计算关联式。此外，还以CFD为工具，基于RNG七吨湍流模型及增强型壁面函数，同时应用描述多孔介质内压差与流量的BrinkmamFomhheimer扩展达西模型，对呼吸墙在耦合热压和风压作用下的系统内部流动特性进行了计算建模。为验算以上建模方法的合理性与计算精度，

4、在实验室内搭建了呼吸墙测试装置，运用高精度微压计测定了呼吸墙内不同位置点的压力分布及系统通风量，并将实验数据与关联式及CFD计算结果相比较。研究结果表明，CFD模型预测的通风量结果与实验测试数据吻合度良好，说明本文建立的CFD模型具有较高的计算精度和可信度，并可作为精确获取呼吸墙内各参量分布场的计算方法。准则关联式预测模型也取得了与实验测试数据较为一致的结果，虽然存在一定误差，但偏差值均在实验仪器的测试误差范围内。同时，理论关联式的计算过程非常简单，不需要大量的迭代计算，是一种快速有效预测通风量的计算方式。这两类模型均可对不同内部结构参数及外界环境参数的呼吸墙

5、系统的诱导通风量进行有效预估，亦可对呼吸墙系统提供优化设计方案及运行策略指导。研究还发现：当热压单独作用时，呼吸墙接收得到的太阳辐射热量与流量的三次方成正比；当风压单独作用时，风压差与流量呈抛物线关系；当二者耦合作用时，流动阻力与流量的特性关系由驱动力的相对大小决定。与冬季相比，夏季条件下运行的呼吸墙系统可以获得较大通风量，其作用效果对于建筑室内空间的夏季通风而言较为理想。关键词：呼吸墙；热压风压耦合；阻力一流量；理论关联式：CFD；实验测试呼吸墙流动阻力与流量预测模型Predictionofflowresistanceandairflowrateinabre

6、athingwallAbstractAsanovelmodetointakeoutdoorair缸buildingventilation，breathingwallshavegainedsignificantconcerns．Breathingwallscansimultaneouslyprovidethermalinsuhtion,ventilationandaircleaning．Ascomparedwiththeenergy-consumingmechanicalventilation,breathingwallshavelargepotentialsi

7、nconservingenergyandimprovingindoorenvironment．Thedrivenforceforairmotionthroughbreathingwallscanbethermalbuoyancy,windpressureaswellasmechanicalfansifneeded．Tooptimizethebreathingwalldesign，thequantitativerehtionbetweenflowresistanceandairflowratemustbedetermined．Theinducedairflowr

8、atethroughbreathing