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1、第2卷第4期热带建筑2004年12月TROPICARCHITECTURE15广州某图书馆夏季自然通风环境和热环境的模拟与评价潘瑜芬张玉赵立华孟庆林肖毅强(华南理工大学建筑学院建筑节能研究中心,广东,广州,510641)摘要:建筑方案对建筑室内风场和温度场的分布影响很大。本文的广州某图书馆建筑围护结构不同开窗面积方案为例,借助PHOENICS软件,模拟分析不同方案建筑室内风场的分布。通过不同方案的比较,在夏季适当的增加建筑物围护结构的开窗面积,可以改善室内风场的分布,利用有效的自然通风提高室内空气品质和人体的舒适感觉。关键词:计算流体动力学CFD;自然通
2、风;风环境;热环境ThesimllationandevaluatuinofveloatyandtemperaturfieldinalibraryPANYufenZHANGYuZHAOLihuaMENGQinglinXIAOYijang(ResearchCenterofEngrgyEfficiencyinBuildings,SouthChinaUniv.ofTech.,Guangzhou510641,China)Abstract:Thethree2dimensionalairflowisnumericallycalculatedwiththesoftof
3、PHOENICSinalibrarywithdifferentopeningscheme.Thispaperdescribesthevelocityfieldandtemperaturefieldinthelibrary.Inordertoimprovenatureventilation,increas2ingtheareaofopeningshouldbeconsidered.Keywords:CFD;natureventilation;velocityfield;temperaturefield建筑物室内气流分布和温度分布是体现舒适和卫生的空气环境
4、的主要指标之一。对于不同的建筑设计方案,会造成不同的气流分布而产生不同的舒适效果。因此,如果在设计阶段能够正确而详细的进行预测和评价室内气流分布,可实现建筑方案的优化设计。利用CFD(ComputationalFluidDynamics)技术可以对建筑室内空气流动形成的速度场和温度场进行模拟和预测,这对于保证良好的建筑设计方案、提高室内空气品质等都要重要的指导意义。本文借助数值计算软件PHOENICS,以广州某图书馆不同开窗面积方案为例,模拟分析不同方案建筑室内风场和温度场的分布。图1建筑平面图1建筑概述图书馆位于广州,建筑朝向为正南北向。建筑平2面图
5、与立面图如图1、图2所示,总面积约15000m。图书馆1～4层是主要阅览区,每个阅览室采用空调送风。图书馆主体建筑围护结构采用普通玻璃,主体建筑外设置LOW-E玻璃围护结构(以下称玻璃外罩),在玻璃外罩边设置环形水池。图2建筑立面图收稿日期:2004年11月.作者简介:潘瑜芬(1977-),女,硕士研究生.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.16热带建筑(2004)第2卷2数学模拟3研究方法2.1模拟方案说明3.1基本方程模拟方案:图书馆拟采取LOW-E玻璃围护结
6、使用计算流体力学软件PHOENICS对图书馆内构,为对比外玻璃罩开窗面积不同时图书馆内的通风的气流流动进行模拟计算。模拟计算时采用k-ε湍效果,方案分以下两种情况:流模型,并考虑重力的影响。湍流流动连续方程、动表1图书馆不同开窗面积方案量方程、能量方程,以及湍流脉动动能和脉动动能耗[1]方案建筑开窗位置及宽度散率方程都可以写成下列通用方程的形式。5(ρ<)_玻璃外罩开窗设置:+div(ρV<)=div(Γgrad<)+S1)在标高为0m处,开窗宽度2m,通长5tA2)南北向通道位置处,窗高1.5m,宽其中<代表通用变量,p,u,v,w(分别表示x,y,
7、z三个2m,开窗角度大于45°方向的速度),h(焓或温度T),k,ε(湍流脉动动能和玻璃外罩开窗设置:_脉动动能耗散率)等,ρ,V,Γ,S分别表示密度、速度矢1)在方案A的基础上,在玻璃外罩东西B两面各开两列窗,窗高1.5m,宽2m,开量、广义扩散系数和源项。窗角度大于45°3.2边界条件和源项的确定图书馆内流场以主体建筑墙壁外表面和外玻璃2.2模型分析与简化罩为边界条件,建筑主体外墙表面温度取空调房间温图书馆1～4层是主要阅览区,每个阅览室采用度值26℃,辐射率0.84;玻璃罩子的辐射热流值取值空调,模拟时不考虑空调房间的空气流动,只考虑空22如下:
8、东向86.7w/m,南向108w/m,,西向86.7w/调房间室外通道自然通风情况。建立长66
