张莉[1]2003年在《地板送风系统对流热转移量的数值研究》文中研究指明二十世纪八十年代以来，空调技术的发展开始对室内环境质量有了足够的重视，置换通风因其较高的通风效率和换气效率而受到人们的青睐。对于置换通风其节能性也优于其它的送风方式，即其温度效率高，而且置换通风总有部分热量处于房间上部区域，送风口设在低部，送入空气直接进入工作区，只是吸收了工作区的热、湿量，保证工作区的气象参数满足要求。对置换通风其得热量计算时只考虑工作区热源散热量及从下部墙体进入的热量，可不考虑房间上部区域的得热量。实际运行时由于空气的回返，一方面会把上部的得热带回工作区，另一方面也会把下部已传送上去的热量又带回，从而增加了下部的得热量，本文就影响对流热转移量的因素利用数值模拟的方法做了一初步的研究。 本文针对一下部有集中热源的地板送风空调小室，利用PHOENICS软件，在计算分析小室内气流的速度场及温度场的基础上，对对流热转移量的变化规律做了计算分析，最后得出对于下送风小室的对流热转移量与热源的个数、送风口个数、热源强度、送风量等因素有关，并且得出了其相关关系式。同时发现，回风口数目对于对流热转移量的影响很小，就本文研究的范围来看，其影响可以忽略不计。对于上部有热源的条件下，则其对流热转移量的变化关系是由热射流与送风冷射流共同作用影响的，在下部热源强度相同的条件下，存在一极限风速，在该风速以下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小，反之在该风速以上，上部热源强度越大，则对流热移量越大。在总热源强度相同的条件下，上部热源强度越大，则对流热转移量越小。所以工程上采用地板送风时，应根据房间上下部热源强度的不同，采用不同的送风速度，从而减少对流热转移负荷，在工程上达到最大的节能。
张莉[2]2010年在《地板送风对流热转移量计算初探》文中进行了进一步梳理地板送风房间回返气流所带回的由上至下的热转移,必将对下部冷负荷造成影响,文章针对下部有集中热源的地板送风空调房间,利用数值模拟结果,在前期得出的影响对流热转移量的因素的基础上,依次将各影响因素与对流热转移量之间进行数学关系分析,分别得出各因素与对流热转移量的数值关系,在此基础上通过曲线拟合得出对于地板送风房间对流热转移量的数学计算公式,为地板送风房间的冷负荷计算提供基础.
张莉, 郑庆红[3]2006年在《地板送风对流热转移》文中研究说明针对下部有集中热源的地板送风空调小室,利用PHOENICS软件,对多种工况下室内气流流动的速度场和温度场进行了模拟,利用模拟结果计算对流热转移量,得出对流热转移量的变化规律。分析了影响对流热转移量的相关因素,主要是由于送风冷射流与热源的热射流在不同的影响因素下对室内气流流动及温度分布产生影响,从而造成对流热转移量的变化。结果表明:地板送风空调小室的对流热转移量与热源数目、送风口密度、热源强度、送风量4个因素有关;回风口数目对对流热转移量的影响很小,可以忽略不计。
舒娟[4]2009年在《地板送风空调房间内空气品质的数值研究》文中提出当今时代,人们在办公室内的时间愈来愈多,对室内环境的要求愈来愈高,空调系统的应用愈发广泛。如何提高室内空气品质和节能,以及进行大空间局部热环境的个人控制,已经成为当前办公楼建筑空调发展的一个重要方向。能够解决这个问题的方法之一是采用地板送风系统。因此,本文将采用数值模拟的方法,对地板送风房间内的空气品质进行研究和分析。本文针对采用地板送风系统的典型办公室,分别就不同送风速度、不同回风方式等工况进行了模拟计算,对比分析这些因素对室内流场、温度场和污染物(CO_2、苯)浓度场的影响。文中对流场、温度场和污染物浓度场在室内人体呼吸平面上沿着房间进深方向的分布以及沿着房间高度方向的分布进行了详细的分析。模拟结果表明,当地板送风速度较小(＜0.9m/s)时,室内温度场和流场分布与置换通风时的情况类似,会产生明显的热力分层现象,室内主动式污染物CO_2浓度在人体呼吸高度处产生浓度分层现象,且呼吸区的CO_2浓度较低,房间内的空气品质较好;当送风速度较大(＞0.9m/s)时,室内温度场和流场分布与混合通风时情况相似,无热力分层现象,且室内的CO_2浓度分布均匀,无明显浓度分层现象。送风速度对整个房间苯的平均浓度影响较小,但在人体呼吸面高度,苯的浓度随着送风速度的增大而减小。研究结果还发现,当送风热长度尺度小于1时,回风方式对室内流场有一定影响,顶棚回风时室内沿着高度方向的温度梯度低于地板回风时室内沿着高度方向的温度梯度,且顶棚回风方式更有利于室内污染物CO_2的排出;而送风热长度尺度大于1时,回风方式对地板送风室内流场和温度场的影响不大,对CO_2的排出的影响也不大。在各种送风热长度尺度条件下,苯的排污效率的数据表明,两种回风方式对地板散发出来的苯的排污效率基本上均接近1,但地板回风时苯的排污效率比顶棚回风时苯的排污效率要大些。
高军[5]2007年在《建筑空间热分层理论及应用研究》文中认为热分层对于降低建筑能耗、改善室内空气品质和提高热舒适度具有重要意义,是同步实现建筑有效用能和有效改善人工环境的关键因素,因而成为建筑环境与能源领域的研究热点之一。建筑空间热分层效应是空气运动过程中一种难以把握的复杂现象,如何有效地利用热分层尚缺乏可靠的数学仿真模型,还需要解决诸多的理论问题。在数学模型研究方面,本课题从热分层的基本理论研究入手,首先,揭示了热分层作用下的湍流运动规律,改良了常规的高Re数湍流涡黏模式;其次,研究了热分层与室内负荷/能耗的关联性,从分布参数角度提出了一个预测热分层建筑室内负荷的简化数学模型—区域模型,最后针对气流湍流状况与热分层空间HVAC负荷的高度关联性、两者数学模型的良好互补性,进而提出了将湍流与区域模型耦合的数学仿真新方法。本课题首先指出了室内热分层湍流区别于常规各向同性湍流的特殊性与复杂性,着重研究了常规的充分湍流的EVM/EDM(Eddy viscosity model/Eddy diffusivity model)模型的不足,分别探讨了Reynolds应力和湍流热通量、湍流黏性系数及湍流Prandtl数的热分层修正方法,总结出了热浮力和剪切应力耦合作用下的热分层湍流机理,还简要讨论了室内不稳定热分层作用下的湍流现象。基于RNG(Renormalization group)湍流模式理论架构的严密性,本文从其对热分层的适应性入手,对其进行了必要改良,最后在RNG良好的理论框架内构建了一个改进模型—RNG k-ε-A模型。同时,对近壁区无因次速度、湍流参数分布计算方法进行了热分层适应性改良,提出了一个复合壁面函数。新湍流模型结合新壁面函数具有较高的可靠度和理想的经济性,能满足建筑热分层环境的准确的数值仿真和评价。基于目前“单点”热平衡的集总参数法掩盖热分层对建筑负荷/能耗影响的现实状况,本课题又从适度分布参数目标出发,提出并完善了一种基于室内热分层的分区热、质平衡模型—热分层区域模型,明确了其中空气层温差换热系数的物理意义,给出了其与空气层湍流水平相关的新定义,解决了热分层条件下的室内负荷计算和能耗预测的问题。单一的湍流模型或区域模型计算应用缺乏完备的参数条件,因而不能有效地进行室内环境评价与建筑能量模拟,而CFD/NHT(Computational fluiddynamics/Numerical heat transfer)与区域模型之间恰好在计算条件上具有良好的互补性和高度的依赖性。基于此,本课题提出了将两个尺度数学模型耦合起来应用的新方法,研究了耦合模拟的数据传递、耦合方案等问题,为热分层建筑的环境与能量的有效预测、评价提供手段。以上述的数学模型研究为基本框架,本课题进行了广泛的模型验证工作,并采用所建数学模型对建筑空间的热分层效应进行了应用研究。在模型验证方面,本课题采用盐水模型和空气足尺实验对典型室内热分层现象进行了实验研究,获得了室内热分层规律的相关数据,有效验证了热分层的湍流数学模型。本课题还广泛应用文献中的热分层LES(Large eddy simulation)和实验数据对新建湍流模型进行了深入考核和验证。对区域模型的验证则采用了实验数据和CFD仿真结果相结合的办法,对其中的两个关键参数(空气层温差换热系数和表面对流换热系数)给出了准确的数值解析方法,有利地克服了区域模型的经验性。在应用研究方面,本课题首先采用新湍流模型对热分层的内波效应、污染物扩散效应及室内负荷折减效应进行了应用研究:建立了室内热分层物理稳定性的简化热力学判据,确定了内波的理论计算公式,并采用数值手段捕捉到了稳定热分层内波频率与横流产生的低频波;研究了室内热分层对污染物扩散影响;对空调的室内负荷折减系数进行了定义,通过数值手段计算了地板送风系统的室内负荷折减系数。上述应用研究为解决热分层湍流数值仿真的困难、深入认识热分层空间室内空气品质和挖掘热分层的节能效率提供了理论依据。另外,本课题采用区-场耦合模拟手段对高大空间分层空调环境进行了应用研究,分析了上部通风对空调区热环境及负荷的影响,并给出了高大空间上下热量迁移与空调区负荷的计算方法。本课题的研究内容包括热分层湍流的理论研究、湍流数学模型的改良与验证、热分层区域模型的建立与验证、区-场耦合模拟的基本理论与方法以及针对建筑空间热分层的应用研究,采用了理论、数值和实验相结合的研究方法。课题研究的突出意义在于建立起了室内热分层湍流规律与建筑能量、室内环境的内在关联性,提供了现代建筑环境与能量预测、评价的理论框架。
张蕾[6]2012年在《分层空调水平单向流方式热转移研究》文中进行了进一步梳理近年来，随着节能要求的不断提高和生产环境的不断改善，分层空调技术在工业建筑中的应用越来越普遍。在进行大空间分层空调系统设计时，要达到节能、经济的目的，关键在于空调区域负荷计算的准确性。分层空调的负荷计算与全室空调负荷计算的区别主要在于前者包含了热转移冷负荷的计算，而热转移冷负荷的计算一直是困扰设计人员的主要问题。本文以河北某工厂的印刷车间为研究对象，首先介绍了水平单向流方式的特点；其次进行了孔板送风的设计计算，并确定了分层空调水平单向流方式下建筑围护结构的壁面边界热流条件，为后续分析提供依据；然后采用计算流体力学数值模拟方法，通过分析空调区域送排风量、孔板送风温度、孔板送风速度、排风比例、两区域的热强度比以及非空调区域换气次数对对流热转移量的影响，拟合出分层空调水平单向流方式下该印刷车间对流热转移量的计算公式，通过对围护结构和印刷机的辐射传热量进行分析，得出了分层空调水平单向流方式下该印刷车间外围护结构和印刷机的辐射热转移冷负荷估算系数；最后针对夏季工况，比较了分层空调混合通风方式和分层空调水平单向流方式下的空调区域主工作区的冷负荷，对分层空调水平单向流方式下的负荷计算方法进行了总结。研究结果表明，只要设计合理，就可以将对流热转移量降到最小，实现空调系统的节能。上述工作可为此类大空间厂房的空调系统设计提供设计参考。
朱洲江[7]2011年在《地板送风冷负荷减小系数求解方法及变化规律》文中提出有关室内空气品质和建筑节能的问题目前已成为HVAC中的重要研究内容,地板送风系统能够在低能耗情况下创造较好的室内空气环境,但是迄今为止尚无确定用于这种系统的冷负荷计算方法,因此,本文针对地板送风系统的冷负荷计算方法及相关问题进行了研究。本文在人工气候室中进行了一系列的实验研究,并结合实验数据运用CFD对地板送风系统进行了模拟。提出了两种求解单热源冷负荷减小系数的方法,分别为热量分配法和公式法。通过流场比较和工程方法验证,可得公式法可准确计算地板送风系统单热源的冷负荷减小系数。在准确性的基础上,运用公式法建立了常规送风参数下各单热源的冷负荷减小系数数据库；且以某一工况为例,简单的介绍了运用数据库求解地板送风系统冷负荷的方法,由计算过程表明该方法具有实用性。本文根据建立的冷负荷减小系数数据库分析了其随送风温差(4K、5.5K和7K)、送风速度(0.9m/s、1.1m/s、1.3m/s和1.5m/s)的变化规律,及在不同人员活动区高度(1.2m、1.5m和1.8m)下受送风参数的影响程度。结果表明,当送风速度相同且送风温差不同时,不同高度处单热源的冷负荷减小系数受送风温差的影响程度不同；当送风温差相同时,送风速度越大各单热源的冷负荷减小系数越小。结果还表明,当送风速度相同时,不同人员活动区高度下的冷负荷减小系数受送风温差的影响程度不同；当送风温差相同时,不同人员活动区高度下的冷负荷减小系数皆随着送风速度的增大而增大,但变化程度不明显。
郝胜昌[8]2017年在《基于数值仿真的某候车厅分层空调设计方案优化研究》文中提出铁路站房的候车厅高度高、空间体积大、冷热负荷大,属于典型的高大空间建筑。为了在旅客停留区形成均匀、稳定、符合热舒适标准的速度场和温度场,空调设计通常采用分层空调系统,即只在建筑下部空间布置送、回风口,而上部空间不采取空调的方式;在冬季工况下,通常采用角度可调的喷口对工作区进行热风供暖以减小垂直方向上的温度梯度。然而,在一些工程中出现了部分冷量浪费在上部非空调区,而下部空间达不到良好的空调效果的现象。由于喷口的送风速度、送风温度以及安装高度等因素均会对室内通风空调的效果产生很大影响,因此,本文借助数值仿真对这叁种因素对气流组织效果的影响进行研究,提出了气流组织方案的改进措施,并在冬季热风供暖时,引入地板辐射采暖系统,来探讨其对空调区热环境的改善效果。首先,针对某火车站候车厅,进行分层空调气流组织计算,确定了喷口的送风速度、送风温度、安装高度等参数。基于合理的假设,建立了该候车厅的数值仿真模型,选用标准k-ε两方程模型及SIMPLE算法,采用Airpak软件在保持送入候车厅冷量不变的前提下,模拟得到了候车厅在不同送风速度、送风温度、喷口安装高度下的温、速度分布状况,并对热风供暖工况下,不同送风角度和复合空调方式下室内的温、速度场进行了模拟。分析了不同工况下空调区和非空调区的垂直温度梯度、平均温度、平均风速以及工作区的PMV-PPD和ADPI指标。结果表明:在初步设计工况下,空调区和非空调区的温度梯度分别为-0.26℃/m、1.32℃/m,分层效果显着。工作区(Y=1.1m水平面)的平均温度和平均风速分别为26.3℃、0.263m/s,基本达到了设计要求。在保持送入候车厅冷量不变的前提下,送风速度减小会导致射流的搭接效果变差,工作区的平均风速升高;而当送风速度增大时,射流的搭接位置升高,一部分冷空气向非空调区运动。若送风温差为8℃,则射流的热交换能力弱,工作区的平均温度偏高,达到27.4℃,PMV-PPD分别为1.28、30.5%,热舒适状况较差;若送风温差为12℃,PMV-PPD指标分别为0.80、20.4%,工作区的热舒适状况较好。送风温度的不同对工作区风速的影响较小。喷口的安装高度会对工作区的温、速度分布产生明显的影响,当喷口安装高度h=7.3m时,工作区的平均温度为27.1℃,平均风速为0.258m/s;当h=5.3m时,会出现射流短路现象,工作区的平均风速偏高,达到了0.275m/s。在优化方案下,工作区的平均温度为25.7℃、平均风速为0.254m/s,热舒适状况优于初步设计工况。冬季工况下,改变喷口的送风角度时热空气堆积的现象可得到一定程度的缓解,当送风角度为0o、15o、30o时,工作区的平均温度依次为16.5℃、16.9℃、17.4℃,但工作区的风速也逐渐增大,分别为0.14m/s,0.19m/s,0.28m/s。旅客候车区采用热风供暖与地板辐射相结合的复合空调方式,当热风供暖承担的热负荷为50%时,候车区的平均温度和平均风速分别为18.4℃、0.16m/s,可以达到设计要求。通过本文的研究,对候车厅分层空调的气流组织设计具有指导意义,可为同类实际工程项目提供设计参考。
张傲[9]2010年在《体育馆下送风气流组织模拟研究及其优化》文中提出体育馆观众席下送风是置换通风的一种具体形式,由于置换通风具有人员居留区空气品质好、节能性好及方便灵活等特点,特别适合在体育馆类热源密集的高大空间中采用。因此近些年来,越来越多的体育馆建筑采用观众席下送风这种气流组织形式。本次课题首先利用传统的大空间分层空调负荷计算方法计算比赛大厅空调负荷,根据下送风对人员舒适性影响因素的重要次序,设计比赛大厅下送风气流组织,并确定送风工况,制定模拟方案。论文采用广泛应用于暖通空调气流组织模拟与分析的计算流体力学软件FLUENT,选用κ～ε双方程湍流模型,对圆形直叶片及旋流两种下送风风口的几种工况分别进行模拟实验。分析流场内温度分布和速度分布规律和特点；通过比较分析不同工况的模拟结果,并利用空气分布特性指标(ADPI)分析人员舒适性,得出相对最优的下送风空调方案：圆形直叶片风口送风风速0.3m/s、送风温差5℃；旋流风口送风风速0.6m/s、送风温差5℃为最佳送风参数。从两种送风风口模拟结果的比较分析可以看出,与圆形风口相比,旋流送风口气流速度衰减较快,适宜在下送风空调方式中实现小温差大风量送风,在达到同样空调效果的前提下,可以减少风口个数和减小风口尺寸。同时针对仅采用下送风空调容易出现上层观众席后排温度较高的问题,提出采用下送风加局部冷辐射顶板的空调方式,并对这种空调方式进行了模拟分析,证明下送风加局部冷辐射板空调方式在体育馆比赛大厅气流组织的应用中,达到了很好的空调效果,值得进行进一步研究和推广应用。
杨德福[10]2007年在《大空间分层空调对流热转移数值模拟研究》文中研究指明在进行高大空间分层空调设计时合理地确定对流热转移量及预测不同设计方案的空调效果一直是设计人员的难题。本文通过采用CFD数值模拟与经验公式相结合的方法研究高大空间分层空调的对流热转移量，并对设计参数进行了敏感性分析。研究以重庆地区某高大机械加工厂房分层空调为对象，根据建筑的实际几何尺寸及空调设计参数，建立厂房分层空调设计方案下的计算模型，采用STAR-CD软件对分层空调设计方案进行了叁维数值模拟研究。计算中流动控制方程为N-S方程，紊流模型使用RNG k-ε两方程湍流模型，采用有限容积法离散计算区域，近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件，并使用迎风差分格式，速度-压力耦合采用SIMPLE算法。本文针对夏季分层空调设计方案，详细分析了分层空调气流分布特性和送风机理，并对不同分层空调方案下的温度场、速度场、对流热转移量及不同影响因素进行了分析。本文提出冬季工况下通过控制送风射流下边界高度和射流搭接高度来选择合理的送风角度，探讨了送风角度、送风速度、送风温差、送风间距对实现分层供暖、抑制对流热转移的影响。研究结果表明：本文模拟计算的结果能大致与文献[5]实验回归的曲线吻合，该方法可以用来计算分层空调对流热转移负荷，也证明利用CFD方法研究大空间分层空调对流热转移的可行性；通过合理的分层供暖气流组织，能使热射流充分作用于供暖区，抑制大空间上下部间的热对流，真正起到分层供暖的目的。
参考文献：
[1]. 地板送风系统对流热转移量的数值研究[D]. 张莉. 西安建筑科技大学. 2003
[2]. 地板送风对流热转移量计算初探[J]. 张莉. 广州大学学报(自然科学版). 2010
[3]. 地板送风对流热转移[J]. 张莉, 郑庆红. 建筑科学与工程学报. 2006
[4]. 地板送风空调房间内空气品质的数值研究[D]. 舒娟. 东华大学. 2009
[5]. 建筑空间热分层理论及应用研究[D]. 高军. 哈尔滨工业大学. 2007
[6]. 分层空调水平单向流方式热转移研究[D]. 张蕾. 华北电力大学. 2012
[7]. 地板送风冷负荷减小系数求解方法及变化规律[D]. 朱洲江. 东华大学. 2011
[8]. 基于数值仿真的某候车厅分层空调设计方案优化研究[D]. 郝胜昌. 西安建筑科技大学. 2017
[9]. 体育馆下送风气流组织模拟研究及其优化[D]. 张傲. 西安建筑科技大学. 2010
[10]. 大空间分层空调对流热转移数值模拟研究[D]. 杨德福. 西南交通大学. 2007
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