几种复合墙体构造的热工性能数值分析

鉴于夏热冬冷地区的气候特点,针对内外保温形式、保温厚度、保温材料、主体墙不同的情况,建立物理数学模型,计算材料及墙体构造特性,采用Fluent软件模拟对比分析不同构造墙体的热工性能,并将内外壁面温度(夏季)进行对比。模拟结果表明:在同一温度波连续作用下,墙体外壁面平均温度与墙体构造基本无关;对比热惰性指标和传热系数相同但保温形式不同的墙体构造,外保温墙体比内保温墙体温度波衰减度大,延迟时间更长,内壁面温度波动幅度小,抵抗室外温度波变化能力强,热稳定性更好;对比主体墙材料相同但保温材料不同的墙体构造,说明热惰性指标和传热系数并不能完全用来综合评价保温隔热效果,温度衰减倍数大的材料节能性能更好。

大直径圆孔翅片管的传热与流阻性能实验研究

针对制冷换热器积霜工况下运行的特点,设计了大直径圆孔翅片,经对比性试验研究、优化试验研究,获得了两种最优片型。优化片换热性能远优于平片,阻力增加不大,节省金属材料,具有开发价值。本文还利用有限元法对优化片的翅片效率进行了数值求解分析。

夏热冬冷地区围护结构热工性能节能分析

选取夏热冬冷地区7个典型城市住宅为研究对象,建立了一个6层居住建筑模型,利用能耗模拟软件VisualDOE4.0,分析了屋面、窗户、遮阳及外墙围护结构各部件热工性能对建筑能耗的影响.通过正交试验进行综合节能措施方案设计,分析不同围护结构组合方案的建筑能耗及节能率变化,最终确定优化组合方案,超过建筑节能25%的目标.模拟计算结果与实测结果吻合得很好,充分验证了模拟计算的正确性.

建筑物人员疏散行动时间的预测研究

针对目前疏散模型忽略房间中障碍物对人员行动的影响,笔者提出一种“L型”行动路线,并对空间节点进行了细化,根据网络控制型原理,建立了更为完善合理的疏散行动时间预测数学模型。在该研究的基础上,开发出了高层建筑人员疏散行动时间预测软件,该软件具有计算速度快、动态模拟性强的特点。通过实例计算对比国外公式,证明了节点细化的正确性和开发软件的适用性及可靠性。

建筑物火灾烟气流动网络模型的线性化求解方法

采用泰勒级数展开式对烟流性状网络模型进行了线性化改造,获得了可联立求解的线性代数方程组,并开发出烟流性状预测软件,经实验验证,模型的预测结果与实验结果吻合得较好。

圆孔翅片管积霜工况下的制冷性能实验

实验研究证实,圆孔翅片管在无霜工况下的传热性能远优于平翅片管,但积霜工况下的传热与制冷性能是否优越没有得到实验验证。利用冰箱制冷系统,分别采用圆孔-半圆孔交叉翅片、圆孔翅片以及平翅片管式换热器,进行积霜工况下的传热和制冷性能对比性实验研究。考察了积霜过程对圆孔孔径大小的影响;分析比较了3种不同片型的有效制冷量、传热系数和实际制冷系数;比较了强化翅片的节能效果;采用有限元法求解出翅片效率,并分离求出实际对流换热系数,从而揭示了翅片表面的实际换热情况。结果表明:与平翅片相比,当最窄截面风速为0.5 m/s时,积霜工况下,圆孔翅片的传热系数平均提高了11.53%;对流换热系数平均提高了18.84%;实际制冷系数平均提高了6.83%;有效制冷量平均提高了6.02%;节省电能6.39%。圆孔翅片是3种片型中的最优片型。

圆孔翅片管式制冷换热器的节能性能试验

为了探讨圆孔翅片管在结霜工况下的制冷性能,利用风洞试验装置,在结霜工况下进行了空气外掠单排矩形翅片管式制冷换热器的节能性能试验研究.研究结果表明:在迎面平均风速1.87～5.00m/s的范围内,在相同试验条件和相同几何尺寸的条件下,三对称大直径圆孔翅片管式制冷换热器的制冷量比平翅片管式制冷换热器的提高3.0%～16.8%,平均提高9.0%;翅片表面传热系数增大49.7%～80.1%,平均增幅达64.3%;压缩机能效比提高15.0%～30.2%,平均提高23.0%;阻力平均降低32.0%.在5.5h的试验时间内,三对称大直径圆孔翅片表面仅部分圆孔被霜层堵塞,结霜工况下仍能维持优越的强化传热特征.

居住建筑外墙外保温厚度的优化分析

以重庆地区常见的几种居住建筑外保温墙体结构为例,采用采暖和空调度日数并结合现值系数的方法,得出不同墙体构造时保温材料经济厚度值。指出影响墙体保温经济厚度的因素有建筑物所在区域、空调运行时间、保温材料价格等。分析结果证实:墙体保温采用优化设计后的经济厚度值时,其生命周期内费用低,新增初投资的回收周期短。

多功能建筑火灾人员安全疏散模拟

针对一多功能综合办公楼建筑模型,设定最不利的火灾场景.依据火灾烟气危险状态判据临界值,采用场-网复合模型模拟预测建筑火灾烟流运动特性,获得人员逃生可用安全疏散时间(ASET).采用重庆大学自主开发的应用软件《高层建筑人员疏散行动时间预测系统》确定人员所需安全疏散时间(RSET).比较人员所需安全疏散时间和人员可用安全疏散时间,对火灾建筑中人员能否安全疏散做出评价,并提出保证人员安全疏散的措施.

中空玻璃空气夹层内的自然对流换热

从传热学的角度论述和分析了中空玻璃空气夹层内自然对流换热。采用FLUENT软件对夹层厚度δ为6、9、12、14和16 mm时的自然对流换热进行数值模拟,并将所获得的对流换热量与按纯导热计算的结果作了比较分析。结果表明,空气夹层内的自然对流换热的主要影响因素包括气体种类、瑞利数Ra、空气夹层的相对厚度δ/H和壁面温差ΔT。在设定条件下,中空玻璃空气夹层内自然对流换热在上述δ下可近似作为纯导热处理。通过模拟结果和经验公式分别计算了中空玻璃传热系数K,与中空玻璃热工计算的成熟软件的计算结果比较接近。

空气外掠圆孔翅片管的流动与换热数值模拟

以矩形平翅片作为比较对象,采用数值模拟方法研究了空气外掠三对称大直径圆孔翅片表面的流动与传热性能,获得了不同Re（雷诺）数时矩形平翅片和三对称大直径圆孔翅片表面的速度场、温度场和Nu（努塞尔）数分布.平翅片的模拟结果与实验数据的最大误差小于10%,证明了该模拟方法的正确性.研究结果表明：当气流Re=1 610-6 440时,三对称大直径圆孔翅片的表面传热系数比平翅片提高25%以上.证明该圆孔翅片是一种适用于翅片管式制冷换热器且传热效果优越的片型.

古建筑性能化防火设计中火灾场景的设置

针对中国目前尚无古建筑的防火规范,提出了古建筑火灾场景设置中应注意的问题,特别是火灾蔓延问题。结合某古建筑的性能化设计,探讨了场景设置的原则和步骤,提出了火灾场景设计的完整步骤应包括:起火点位置的设定、热释放速率的确定和火灾蔓延特性分析。并着重分析了火灾的蔓延性,提出了古建筑火灾蔓延的2种途径。

穿孔型翅片几何结构对换热性能的影响

采用正交试验与数值模拟相结合的方法,针对影响翅片管式制冷换热器翅片表面开孔的3个参数,孔型、开孔几何尺寸及开孔位置,确定了3种优化的穿孔翅片片型.以平翅片作为基础片型,分别将4种翅片用于管式制冷换热器.风洞试验表明,结霜工况下,1.5～5.2 m· s^-1的试验风速范围内,翅片表面开椭圆孔的翅片管式制冷换热器换热性能最好,其单位面积制冷量、翅片平均表面对流换热系数、压缩机能效比相对平翅片均有明显提高.以风速2.5m·s^-1为例,上述各值分别提高了37.8％,79.4％,25.0％.空气流过翅片管式换热器的平均阻力则降低了30.0％.

建筑火灾温度的场-网复合模拟

针对多功能建筑模型,构建了场模拟和网络模拟之间的联接平台,对特殊受限空间(着火室和大空间房间)采用场模拟,对体积均匀受限空间采用网络模拟。将场、网单独模拟的结果相互作为彼此交界面的边界条件,实现了模型建筑在特定火灾场景下的场-网复合模拟。复合模拟可以清晰地提供特定火灾场景下特殊受限空间内烟气各物理量分布的详细信息,还可以足够准确地预测建筑内各受限空间的烟气运动特征,满足了求解精度和求解速度的要求。

单片矩形翅片表面的换热系数分布

矩形翅片广泛应用于各类换热器，翅片表面的换热系数分布是强化传热研究中的问题之一。采用单片矩形翅片管作为模型，用有限差分法在翅片表面划分节点，通过实验测量获得气流速度u=4．5m／s时各节点处离散的表面温度分布及气流温度分布，最后利用导热反问题方法求得各节点换热系数。经热平衡法验证，所获得的解能正确反映实际换热情况。

建筑物火灾室温预测网络模型的算例验证与实验

论述了室温网络模型及其隐式差分方程,对烟流性状预测软件中的室温预测部分进行了算例验证与实验研究,结果表明:算例计算结果与日本同类软件的计算结果基本相同,软件的计算结果与实验结果吻合得很好,完全符合火灾时室温的发展与变化规律。

建筑物走廊机械排烟量性能化研究

采用网络模型软件模拟预测建筑火灾烟气流运动特性,以火灾建筑内的人员作为被保护对象,提出网络模型条件下火灾烟气危险状态判据,从而确定人员可用安全疏散时间ASET。人员所需安全疏散时间RSET采用经验数据计算。比较ASET和RSET,从而确定走廊排烟量。利用实例进行了验证,计算结果表明,其他条件相同时,不同火源条件下的排烟量是不同的,在火源强度较大(250kW/m2)时,72m3/(m2.h)的排烟量为该条件下的最佳排烟量。

建筑火灾烟流温度的场-网复合模拟

构建了场模型与网络模型之间的连接平台,将场、网单独模拟的结果相互作为彼此交界面的边界条件,实现了场-网复合模拟.在同样的条件下,对一实体建筑分别采用场-网复合模拟和单一网络模拟的方法,得出了各自的模拟结果.将两种模拟结果与实验数据对比并分析了误差产生的原因.当火源设置为50 kg木材时,着火室场-网复合模拟温度计算值与实验值的平均误差为7%,而单一网络模拟的平均误差为11%.其他节点也获得了类似的结论.从而证实了场-网复合模拟更接近于实验结果,其计算准确性高于单一的网络模拟.

矩形平翅片变形片的换热与阻力实验研究

提出了三种矩形平翅片的几何变形片， 以矩形平翅片管作为比较对象， 在吸风式直流风洞中进行了开口（ 孔） 侧背风等六种方案的空气外掠单排翅片管的对比性实验研究，得到了具有实用价值的结论。实验证实：在最窄截面风速 Ｕｍａｘ ＝ ３ ～９ ｍ／ｓ 的范围内，ｂ型翅片管在孔侧迎风时， 平均当量换热系数比平翅片管提高了１３ ．４ ％ ； 孔侧背风时， 提高了１１ ％ ，是三种片型中的最优形状。该片型是一种换热性能优异，具有深入研究价值的片型。

贵州省居住建筑复合墙体动态蓄放热特性分析

根据典型气象年数据分析了适宜贵州3个地区的夜间通风时段,应用EnergyPlus软件模拟了外保温外墙的内外壁面温度,通过Matlab编程计算了墙体的节点温度,分析了室外气温周期性变化边界条件下墙体逐时热流密度和逐时蓄热量的变化规律。结果显示:毕节、贵阳、遵义地区的凉爽通风时段分别为17:00至次日10:00,20:00至次日09:00,22:00至次日08:00;在22:00至次日01:00期间,由于外保温层的隔热作用及墙体对温度波的延迟作用,外墙内侧水泥砂浆仍会向室内散热,增大房间的冷负荷。