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体育馆热湿环境的数值模拟研究

作　者: 柳君鑫
导　师: 王思平
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 体育馆数值模拟温度场湿度场
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由于体育馆这类大空间建筑使用功能的特殊性,馆内的温度、湿度、风速等空气参数不仅要满足室内工作人员和观众的舒适性要求,同时还必须满足各种赛事的要求,因为这些参数在某种程度上影响赛事活动的质量和结果。但由于体育馆建筑其自身的特点,加之室内空气参数受多种因素的影响,所以找寻室内热湿环境分布规律比较困难。近几年来,随着计算机大容量化和高速度化以及计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)的发展,应用CFD技术模拟预测体育馆建筑空调系统的气流组织、温度场以及湿度场成为可能。本文首先对CFD计算原理和方法从数学理论的角度进行了阐述,并在此基础上,确定了该技术应用于体育馆建筑空调系统模拟研究的可行性。基于此,在随后的章节中本文结合了现场实测的手段,利用CFD模拟软件就沈阳市一既有体育馆内夏季的热湿环境展开了模拟研究和评价分析,具体内容如下:1、对体育馆现场实测,测得夏季馆内热湿分布,经过对测试数据的总结,得到了典型截面。同时得到了体育馆维护结构边界条件和空调运行参数,为数值模拟提供了必要的边界条件。2、利用Airpak2.1专业软件对影响体育馆内热湿环境的三个主要影响因素:观众上座率、送风角度和送风速度(送风量)分别进行模拟研究,分析并总结各自的影响作用和规律。其中在观众上座率这一因素中,人员的散湿过程与散热过程同样会形成浮升力,并对空间内的气流组织和观众席区域的热湿分布形成较大影响。3、通过各工况的耦合,调整侧送下回式空调系统的喷口送风角度和送风量、上送上回空调系统的风量分配以及送风速度,以空间均匀布置的测点在人员活动区(2m内)的温度值和湿度值为指标依据,选出针对不同上座率时既能满足人员对热湿舒适度的要求,又减少不必要的冷量损失的空调方式,进而达到空调系统节能的目的。结果表明,除最不利工况(满员)外,侧送系统风量可减少10%以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-17
  1.1 课题研究背景  8-10
    1.1.1 体育馆的分类  8
    1.1.2 体育馆的建筑特点  8-9
    1.1.3 体育馆建筑的空调系统  9-10
  1.2 CFD 简介  10-16
    1.2.1 CFD 的发展历史  11-12
    1.2.2 CFD 技术在工程应用中的优势  12-13
    1.2.3 CFD 在国内外HVAC 工程上的应用  13-16
  1.3 本文主要内容  16-17
第二章体育馆概述  17-20
  2.1 体育馆概况  17
  2.2 体育馆空调系统的设计方案  17-19
    2.2.1 空调系统的设计参数  17-18
    2.2.2 空调设计方案  18
    2.2.3 空调冷源  18
    2.2.4 空调水系统  18
    2.2.5 防排烟系统  18-19
    2.2.6 空调自控  19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 CFD 理论及软件介绍  20-25
  3.1 CFD 原理  20-22
    3.1.1 基本控制方程  20
    3.1.2 湍流模拟方法  20
    3.1.3 湍流模型  20-21
    3.1.4 浮力驱动流动与自然对流  21-22
    3.1.5 辐射模型  22
  3.2 Airpak 软件简介  22-24
  3.3 本章小结  24-25
第四章体育馆热湿环境实测  25-35
  4.1 测试方案  25-28
    4.1.1 测试目的  25
    4.1.2 测试内容  25
    4.1.3 测试仪器  25-28
  4.2 测试准备  28-30
    4.2.1 热电偶标定  28-29
    4.2.2 测点布置  29-30
    4.2.3 测试环境  30
  4.3 测试结果  30-34
  4.4 本章小结  34-35
第五章体育馆内热湿环境的数值模拟  35-67
  5.1 物理模型的建立  35-38
    5.1.1 物理模型的简化  35-36
    5.1.2 模拟边界条件  36-37
    5.1.3 边界条件的简化  37
    5.1.4 数值模拟相关参数  37-38
  5.2 空间测点布置  38-39
  5.3 模拟结果及分析  39-61
    5.3.1 观众上座率的影响  39-47
    5.3.2 送风角度的影响  47-54
    5.3.3 送风速度的影响  54-61
  5.4 工况耦合  61-66
  5.5 本章小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
参考文献  69-72
作者简介  72
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73-74

体育馆热湿环境的数值模拟研究

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