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大型商场中庭气流组织模拟研究

作　者: 张帆
导　师: 李德英
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 气流组织 CFD模拟 中庭 AIRPAK
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


商场中庭空间是一种特殊的复杂大空间建筑形式，与其他高大空间建筑有着不同的特点，具有独特的热环境，中庭内部复杂多变的气流组织形式、复杂的空调系统设计需要得到研究者的重视。随着计算流体力学(CFD)的发展成熟，研究设计人员可以以低成本的计算模拟方法对室内气流进行预测。目前快速发展的计算机领域为CFD方法提供了条件，强大的硬件水平使得大型模拟研究由原来的理论变为现实。本文以香港某大型购物中心为研究对象，该建筑内部由多个中庭空间相互贯通构成，形式复杂，具有一定的代表性。本文的主要工作内容是首先对其进行了现场实测，通过详尽的测试，得到大量实际数据，掌握了该购物中心空调系统的完整情况，同时发现存在的问题，为进一步的研究做好准备。其次对CFD模拟计算的理论基础做了简单的介绍，并应用数值模拟软件AIRPAK3.0，将根据设计图纸还原的CAD模型导入AIRPAK中，对研究对象进行建模，在对模型进行合理的简化的基础上，以实测数据作为模型边界条件，采用标准k-ε两方程模型，得到相应条件下的模拟结果，并将模拟结果与实测结果进行对比，证明了所建立模型是可靠的，说明在此基础上进行深入研究是可行的。最后，在该模型的基础上，通过采用改变送风温度、送风速度、送风口个数、位置及送风方式等多种手段，得到了每种方案相应流场的气流组织分布，通过分析对比各方案气流组织评价指标，得到实际建筑的改进措施，其结论具有一定的使用价值。具有贯通中庭的多层建筑中，减少气流的串流对减少能耗是主要的影响，下送上回的形式也更适合商场这类建筑。本论文对商场高大空间空调系统设计具有参考价值，同时为高大空间空调系统室内热环境的改善和节能提供依据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-14
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 大空间建筑  8-11
    1.2.1 建筑特点  8
    1.2.2 中庭建筑  8-9
    1.2.3 气流组织指标  9-11
  1.3 CFD 在暖通空调中的应用  11-13
    1.3.1 CFD 在空调领域的应用范围  11
    1.3.2 国内外研究现状  11-13
  1.4 论文研究对象及主要内容  13-14
第2章 建筑概况及现场测试  14-22
  2.1 建筑概况  14-15
  2.2 空调系统概况  15-16
  2.3 现场测试  16-21
    2.3.1 测试内容介绍  16-17
    2.3.2 测试方案  17-18
    2.3.3 测试结果  18-21
    2.3.6 测试结果分析  21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 数值模拟原理及模拟软件介绍  22-29
  3.1 控制方程  22-23
  3.2 湍流流动概述  23
  3.3 湍流基本模型  23-25
    3.3.1 零方程模型  23
    3.3.2 一方程模型  23-24
    3.3.3 标准 k-ε两方程模型  24-25
  3.4 湍流模拟方法  25-26
    3.4.1 直接模拟  25
    3.4.2 大涡模拟  25
    3.4.3 雷诺时均方程  25-26
  3.5 AIRPAK 软件简介  26-28
  3.6 本章小结  28-29
第4章 模型建立及实测条件下数值模拟  29-50
  4.1 概述  29
  4.2 模型建立及初始条件设定  29-33
    4.2.1 物理模型的简化设定  30
    4.2.2 模型内主要热源  30-33
  4.3 网格划分  33-34
  4.4 收敛准则及松弛因子  34-35
  4.5 模拟结果及实测对比  35-45
    4.5.1 模拟结果  35-42
    4.5.2 模拟结果与实测对比  42-45
  4.6 设计条件下的模拟结果及分析  45-49
  4.7 本章小结  49-50
第5章 模拟对比方案分析  50-66
  5.1 上送上回、送风速度 3m/s（方案一）  50-53
  5.2 上送上回、送风速度 3.5m/s（方案二）  53-56
  5.3 下送上回、送风速度 3m/s（方案三）  56-59
  5.4 方案四  59-64
  5.5 各方案对比分析  64-65
  5.7 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-70
附录  70-76
研究生期间发表的学术论文  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节
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