CFD在建筑设计中的应用ppt课件.ppt

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1、计算流体动力学在建筑设计中的应用2004.6.8刘俊跃深圳市建筑科学研究院1主要内容一、自然通风的原理二、自然通风在当代建筑中的重要性三、自然通风的整体设计四、深圳地区及夏热冬暖地区的自然通风条件五、建筑通风与计算机模拟技术六、计算流体动力学（CFD）简介七、计算流体动力学（CFD）在国内、外的发展动态八、计算流体动力学（CFD）在建筑设计中的应用九、计算流体动力学（CFD）在暖通空调设计中的应用2一、自然通风的原理自然通风的动力:风压和热压风压:自然通风的风压就是建筑迎风面和背风面的压力差.“穿堂风”就是利用风压在建筑内部产生的空气流动。热压:当室内外空

2、气存在密度差时而形成动力。“烟囱效应”就是利用热压作用形成的。室内外空气温度差越大，进排风口高度差越大，则热压作用越强。345该套户型建筑前后压差较大，易于通过风压实现自然通风6该户型建筑图：7这两个图形是上述户型的自然通风模拟图，可以看出：该户型自然通风状况很理想，空气龄都在3分钟左右，完全可以通过自然通风来满足室内的舒适度要求。8Stackventilation9二、自然通风在当代建筑中的重要性一、新鲜自然空气，有利于人的生理和心理健康室内空气品质的优劣很大程度上取决于室外新风量。室外空气品质的优劣取决于室外气流是否顺畅。改善空气品质、节能10该户型室

3、内空气龄较小，空气新鲜11该户型室内空气龄很大，空气不新鲜12该小区除左上角空气龄稍大外（10分钟左右），其余区域空气龄比较小（小于6分钟），空气流动比较顺畅。13该小区整体空气龄比较大，空气流动不顺畅。1415三、自然通风的整体设计自然通风分五个层次：区域自然通风、城市自然通风、小区自然通风和室内自然通风。其整体设计步骤一般为：1、确定大气候的自然通风潜力：2、建筑微环境的自然通风设计与评估：3、建筑单体室内自然通风设计与评估163.1确定大气候的自然通风潜力大气候区域自然通风潜力分析，即区域及城市自然通风潜力分析：根据建筑所在地区的宏观气候条件，如宏观

4、风速分布和风向（风玫瑰图）、宏观气温分布、太阳辐射照度、室外空气湿度等来确定该地区气候的自然通风潜力。即有必要收集建筑所在地区的气象参数的逐时变化情况资料并进行分析。173.2建筑微环境（小区）的自然通风设计与评估设计步骤：定性设计、模拟预测、修改设计定性设计：根据建筑小区周围风速与气温分布、小区地形与建筑布局（建筑高度、建筑布局、植被等）等进行建筑小区的自然通风设计。模拟预测：一般采用CFD技术修改设计：根据模拟结果，进行小区规划修改模拟预测：一般采用CFD技术183.3建筑单体室内自然通风设计与评估设计步骤：定性设计、模拟预测、修改设计、模拟预测定性设

5、计：根据建筑小区自然通风潜力，进行建筑平、立面设计，包括：户型平面布局与分隔、开窗位置、开窗面积的大小的设计。确定室内自然通风方案和设计气流路径。模拟预测：一般采用CFD技术设计修改：根据模拟结果修改单体平、立面与室内分隔设计；模拟预测：一般采用CFD技术19四、深圳地区及夏热冬暖地区的自然通风条件深圳地区5~9月，每月都有10天以上的时间，具备采用自然通风降温的自然条件；夏热冬暖地区的沿海地区具有较好的自然通风条件，即使在最热份，也有20%以上的天数，具备采用自然通风降温的自然条件；夏热冬暖地区的内陆地区单就气温来讲，在最热份，均有30%以上的天数，具备

6、采用自然通风降温的室外温度条件，但室外风速相对较小，大部分在1.0~1.5m/s左右，因此其自然通风条件不及沿海地区。20五、建筑通风与计算机模拟技术自然通风的研究方法可分为两类：实验法和数值模拟法，其中CFD方法就是数值模拟法的一种，目前CFD方法的应用相当广泛。计算机模拟技术（特别是计算流体动力学，CFD）对于建筑设计起着重要作用。基于计算流体动力学的模拟计算软件，可以给我们提供很多用以预测的分析手段，使我们直观地感受可能出现的气流状况，从而为改进建筑设计提供了良好的参考。21六、计算流体动力学（CFD）简介CFD是英文ComputationalFlu

7、idDynamics（计算流体动力学）的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CFD相当于“虚拟”地在计算机上做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。总体而言，CFD通常可表述为下图所示的过程：建立数学物理模型数值算法求解结果可视化，如速度矢量图、温度分布图、PMV（PPD)云图、压力分布图等及各参数的动画等。22CFD的过程示意根据数学物理模型编制CFD软件计算机运算23WhyCFD模型实验模型实验：周期长，价格昂贵，受自然条件限制24WhyCFD模拟仿真模拟仿真：周期短，成本低，资料完备，易于模拟真实条件25常用CFD软件P

8、HOENICSFLUENTAIRPAKCFXSTAR－CDFIDA