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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。
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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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