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城市不透水表面对流换热系数的实测和模拟研究

作　者: 张文武
导　师: 刘京
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 城市 CFD 不透水表面萘升华技术对流换热系数
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

城市不透水表面长时间暴露在随时间不断随机变化的环境条件下,与大气之间的对流换热过程受到室外温度、相对湿度、风速、风向以及太阳辐射等各种因素的影响,是一个复杂的动态过程,从而使得城市不透水表面对流换热系数难以准确测量或推算得到。到目前为止建筑墙体外表面对流换热系数还没有得到系统的研究。对于这样的一个重要领域,目前国内外关于对流换热方面的实测数据严重缺乏,在现有的空调负荷计算方法中,一直采用经验值,且取值各异,更没有较好的确定方法,从而给建筑热工、室内采暖空调负荷、建筑能耗分析及计算带来很大的误差。研究表明,表面对流换热系数15%的不确定量可以导致建筑围护结构预测热流15～20%的不确定量。针对传统实测方法设备复杂、精度难于把握,而模型实验又缺乏相似性的问题,本课题在前人工作的基础上,以热质比拟基本原理为基础,针对室外环境特点,开发出适用于城市不透水表面对流换热的萘升华技术,使该技术可以在室外环境中应用。通过热平衡法与萘升华技术法对建筑外水平表面同时进行实测研究,来验证萘升华技术法的可靠性和准确性。在萘升华技术法的可靠性和准确性得到保证后,利用该技术对建筑群外表面、城市街道路面进行多点的室外实测,来考察表面形状与尺寸、测点空间位置、建筑高度与密度、风速、风向及温差等因素对对流换热的影响。以传热学边界层湍流对流换热理论为理论基础,利用实测数据建立城市不透水表面对流换热的数学模型。通过CFD计算模型的耦合计算,研究在不同的建筑工况及气象条件下建筑外表面对流换热系数、对流换热量及建筑墙体传热量的静态分布规律。本课题以建筑热工学、传热学相关理论为基础,研究城市不透水表面的对流换热特性,在城市气候学研究中具有创新意义。为准确预测建筑负荷、研究城市冠层内的热动力特性,解决城市高温化和热岛效应等城市热气候问题提供理论依据。

城市不透水表面对流换热系数的实测和模拟研究

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