281_竹材组合墙体构件热湿耦合迁移特性研究

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1、竹材组合墙体构件热湿耦合迁移特性研究湖南大学王倩李念平曾德军龙激波摘要：以多孔介质传热传质学为基础，建立以湿度梯度作为热源或热汇，以温度梯度作为湿源或湿汇的建筑构件内热湿耦合迁移的动态数学方程。提出传递函数分析方法研究建筑构件内的热湿耦合过程，利用拉普拉斯变换方法求解耦合方程。并用该方法对竹材组合墙体构件竹板进行了热湿耦合过程的分析计算，得到了竹板内温度和含湿量的动态分布特性。计算结果和实测值吻合较好，表明本文建立的数学模型和求解方法合理可信，从而有利于竹结构组合墙体的特性研究。关键词：建筑构件竹板热湿耦合传递传递函数动态分布StudyontheCo

2、upledHeatandMoistureTransferinBambooPlywoodofBambooCompositeWallHunanUniversityWangQian,LiNianping,ZengDejun,LongJiboAbstract:Basedontheheatandmoisturetransferthroughporousmedia,thedynamicmathematicalequationsusedtocoupledheatandmoisturetransferinbuildingcomponentwereaddressed,

3、inwhichthehumiditygradientisconsideredastheheatsourceorheatsink,andthetemperaturegradientisconsideredasthemoisturesourceormoisturesink.Meanwhile,ananalyticalmethodbymeansofthetransferfunctionwasproposedtostudytheprocessesofcoupledheatandmoisturetransferinbuildingelements.Thispa

4、perputforwardtheanalyticalcalculationforthecoupledheatandmoisturetransferinbambooplywoodofbamboocompositewall,andobtainthetransientdistributionsoftemperatureandmoisturecontentusingthementionedmethod.Theresultsagreewiththemeasureddata,anditshowsthatthemathematicalequationsandthe

5、solvingmethodpresentedareconvincing,whichisbeneficialtothestudyonbamboocompositewall.Keywords:buildingcomponent;bambooplywood;coupledheatandmoisturetransfer;transferfunction;dynamicdistributon8引言建筑构件内的热湿传递是一个典型的热质耦合传递过程。建筑材料多为复杂的毛细多孔体，孔径在10-9到10-2m8之间，孔隙中充满湿空气、液态水和水蒸汽。墙体的热湿迁移过程

6、严重影响到围护结构的热工性能和建筑能耗，因此，建筑构件的湿度问题越来越引起人们的关注。由于多孔介质的结构和多相多组分的热湿传递过程的复杂性，以及各类边界条件确定、材料物性的测定、控制方程的高度非线性等，致使这类问题一直没有得到很好的解决。本文通过Laplace变换把耦合的传热传湿偏微分方程简化为拉氏域内的耦合普通微分方程，由边界条件确定其系数、用传递函数表示温度和湿度，并最终通过Laplace逆变换得到时间域内的结果。通过Matlab编程对热湿耦合传递方程进行数值解析法求解。竹子是最重要的森林资源之一，我国的竹材资源十分丰富，在我国被称为“第二森林”

7、。竹结构因其资源丰富、生长周期短、造价低廉、抗震性能和耐久性能好、环保等特点将成为未来建重要的建筑材料之一。目前，国内外关于现代竹结构的研究和应用较少，竹结构具有较高的理论意义。本文着重研究竹结构墙体内构件竹板的热湿耦合特性。1模型的建立温度梯度的存在不仅会导致热迁移，而且也会引起湿迁移，湿分迁移的潜热变化也对热量传递产生影响。建立热湿耦合传递模型的理论基础大致有：Philip-deVries或Luikov的混合模型、热质平衡方程、Fourier定律、Fick定律、Darcy定律等。多孔介质内部热传输通常可由Fourier定律表示，湿传输则通常根据F

8、ick扩散定律进行描述。通常描述湿传输和热传输的控制方程可以表示为如下形式（三维）：式中，为x方向的导热系数