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大开口自然通风模拟及实验研究

【摘要】: 自然通风作为一种重要的建筑室内降温、除湿和改善空气品质的手段,以其完全的零能耗特性越来越受到当今社会的重视。然而,建筑物自然通风的影响因素众多,尤其是过渡季节建筑物的被动式通风问题(大开口自然通风问题),由于伴随着大量分离和漩涡运动,再加上开口和内部结构的复杂性,成为自然通风研究领域未能解决的难题之一。 本文通过对渗透通风和大开口自然通风数值模拟结果的对比分析,发现两者的流动机理有很大的不同。单区的大开口自然通风过程不符合自然通风量计算宏观模型Network方法的使用条件,对其自然通风量的宏观计算方法应该单独进行更加细致的研究。 本课题采用能量守恒方程与数值模拟结果相结合的方法对单区大开口自然通风量问题进行了较全面、系统的研究。通过与相同条件下风洞实验结果的对比,验证所用数值模拟方法的有效性。对于课题组前期研究所用数值模拟方法,本文做了系统的总结,特别在计算域选取、网格划分方面做了进一步的研究。对于自然通风风洞实验所要遵守的相似准则,进行了系统的阐述。对于实验中风速测量的各种方法及其优缺点,做了系统的阐述。 在应用能量守恒方程(伯努利方程)对大开口自然通风问题进行研究的过程中,首先注意到能量守恒方程有其使用的前提条件,而对于大开口自然通风问题关键在于必须满足其计算断面必须选在均匀流或渐变流处。其次,自然通风流量系数表达式中的驱动力Δp是全压之差,而孔口流量系数以及渗透流的开口流量系数虽然在表达形式上类似,但其计算式中Δp是静压之差,在应用中要加以区分。再次,对于单区的大开口自然通风问题,应将室内气流流动的能量损失考虑在能量守恒方程推导出的大开口流量系数上,必要时引入综合流量系数计算其自然通风量。最后,对不同开口位置的大开口自然通风模型,在数值模拟的结果上进行了综合流量系数计算断面选取位置的详细研究。

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