高大空间恒温空调气流组织设计方法研究

提出了一套通用的高大空间恒温空调气流组织设计方法 :在气流组织初步计算的基础上 ,用数值分析的方法得到最优的设计方案 ,并用模型实验进行验证或修正。该方法用于某高大空间实验室证明是可行的。研究同时发现 ,室内的温度场和速度场同时受到冷射流和热源的影响 ,因此以往单纯用射流理论进行的气流组织实际计算结果不能直接应用于精度要求较高的恒温空调系统中。

应用Block模型研究高大空间分层空调的温度分布

在多股平行非等温射流研究的基础上提出了一种适用于模拟分层空调大空间垂直温度分布的简化模型 ,即Block模型 ,编制了质量流和温度分布的计算程序 。

高大空间建筑空调气流CFD模拟研究

高大空间建筑空调系统设计复杂,初投资昂贵,在设计时有必要对其设计方案、气流组织、舒适性等加以模拟预测。本文就天津国际展览中心扩建工程B展厅现状空调方案用Fluent公司推出的专业软件Airpak2.1对其空调系统的热舒适性与气流组织进行模拟研究。该研究为高大空间建筑空调系统优化设计、模拟气流组织和热舒适性等提供了方法及理论依据。

高大空间气流组织的研究

分别采用模型试验和数值计算的方法对高大空间气流组织的两类典型问题进行了研究．模型试验表明，本文使用的数值计算方法是正确的，数值计算结果是可靠的，这种数值模拟方法为实际工程复杂的气流组织优化设计提供了参考．

高大空间纵向隔断气流的数值仿真

对此类高大空间建筑的纵向隔断气流运动进行了数值仿真，分析了影响形成纵向隔断气流的各种因素，找到了形成纵向隔断气流各影响因素（参数）间相互关系．研究结果对指导该类建筑的气流污染控制、洁净及空调工程的模型试验及工程设计有重要的指导意义．

夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响

采用全尺寸实验和数值模拟两种方法对夏季大空间热空气层对火灾烟流的影响进行了研究.应用FDS4.07场模拟程序计算得到的夏季大空间火灾顶棚附近的温度变化与全尺寸的实验测得的结果符合得比较好.计算结果表明,在夏季大空间火灾中,顶棚附近温度的变化规律是先下降,热空气层消失时达到最低,之后再上升;此最低温度随着火源功率和热空气层厚度的增加而增加;热空气层消失的时间随火源功率的增加而减少;当火源功率比较大时,热空气层厚度的增加对热空气层消失的时间影响不是很大;当火源功率比较小时,热空气层消失的时间随热空气层厚度的增加而增加.对于大空间火灾的早期探测,推荐使用非接触式的火灾探测系统.

基于Gebhart-Block模型的大空间建筑对流热转移负荷分析

针对大空间建筑喷口分层空调系统,从Gebhart-Block模型出发,完善多股喷口射流子模型并建立模型中各区域的质量平衡方程和能量平衡方程。由方程迭代求解室内各区域垂直空气温度和内壁面温度。通过分析喷口送风形式下对流热转移负荷的形成机理,利用GebhartBlock模型计算稳定传热条件下的对流热转移负荷。再通过上海理工大学缩尺模型试验台,对所建模型进行验证,得到适合于喷口送风形式下的分层空调对流热转移负荷的计算方法。文章的创新在于利用理论模型计算大空间喷口送风分层空调的对流热转移负荷,揭示了对流热转移负荷的形成机理。

大空间建筑下送风分层空调垂直温度分布研究

本文对某一下送下回的实际大空间建筑建立了求解室内空气垂直温度分布的多节点模型,对该建筑进行了5个不同送风量(1.5×10^4~2.5×10^4 m^3/h)和室外气象参数(28~34℃)的热环境实验。实验结果表明:在各工况下垂直空气温度分布各温度的模型计算值与实测值的最大相对误差分别为6%、7%、14%、-6%和15%,各工况标准方差平均值为2.05℃。同时,本文利用所建多节点模型对大空间建筑下送风分层空调热环境受空调送风量、室外气温、太阳辐射影响的特性进行了分析,绘制了随室内外环境参数变化来调节空调送风量的曲线图。

基于Block-Gebhart模型的大空间喷口送风对流热转移负荷研究

利用Block-Gebhart模型,分析了大空间分层空调喷口送风下对流热转移负荷的形成机理,将室内空间在竖直方向划分为若干区域后,认为区域间气流流动换热与区域间温差换热是对流热转移负荷的主要构成部分,提出了喷口送风下对流热转移负荷的计算方法,并通过大空间缩尺模型实验验证了理论模型的准确性。利用量纲一对流热转移负荷、热强度比及排热比之间的变化规律进行变因素工况计算,拟合了多工况下的对流热转移负荷值,修正了对流热转移负荷线算图。

高大空间横向隔断气流的计算机仿真

通过对高大空间双向对喷之横向隔断气流用ｋ－ε模型进行计算机仿真，分析了形成横向隔断气流（气膜或气幕）的影响因素并找到了临界（隔断状态）参数．该研究对指导高大空间分层空调模型试验及其空调系统节能与优化设计具有重要指导意义．

大空间建筑喷口侧送风分层空调负荷特性研究

采用CFD模拟和缩尺模型实验,对大空间建筑喷口侧送风分层空调的竖直空气温度分布和负荷特性进行了研究。分析了建筑顶部排风比对空调负荷的影响,增大排风比可降低非空调区向空调区的对流转移负荷,而对辐射转移负荷影响较小。利用模拟结果绘制了不同排风比下的分层空调对流转移负荷线算图,并与设计手册中的对流转移负荷线算图进行了对比,给出了符合设计需要的线算图。

大空间下送风冬季全热B-G模型研究

基于温度型Block-Gebhart(B-G)模型,考虑渗透风、下送热风上浮和湿源散湿等因素,建立了冬季特征的全热B-G模型,以预测冬季大空间室内热环境和供热效果。基于某采用下送风分层空调的大空间建筑,建立了6个分区的冬季全热B-G模型,以6个工况的实验条件预测了对应的理论热环境与热负荷。实验验证表明:室内各区空气温度、壁面温度、空气比焓的平均绝对相对误差的均值分别为4.75%、4.33%、2.80%;各工况热负荷预测值与实验值相对误差为-14.78%~-0.22%。所建模型拓展了B-G模型在冬季和有湿源情况下的应用。

高大厂房分层空调数值模拟

分层空调是高大空间建筑典型的气流组织方式。利用计算流体力学(即CFD)方法对一个高大厂房分层空调气流组织进行了数值模拟。使用标准k-ε模型,运用SIMPLE算法进行离散,得到了分层空调的温度场、速度场,模拟结果表明CFD方法可以为分层空调系统的节能和设计提供依据。

大空间建筑分层空调冷负荷计算模型研究

基于区域热质平衡理论,建立适合于大空间建筑的分层空调负荷计算模型,进行某大空间建筑夏季工况下的试验测试研究,验证室内垂直温度分布的计算结果,比较同步求解模型计算的分层空调冷负荷和实际大空间建筑空调供冷量,在此基础上,预测分层空调冷负荷在变工况下的变化趋势,计算结果表明实际空调最大供冷量与模型计算结果相差14%,变工况的负荷变化趋势符合实际变化规律.

大空间分层空调气流场数值模型研究

大空间分层空调送风气流属于高Re数非等温浮力流,常用的双方程模型不能较好地解决非等温气流流动时温差引起的浮力作用。为此在控制方程中添加浮力源项并进行Boussinesq假设,建立对浮力项经过修正的高雷诺数双方程数学模型。以淮北市中心体育馆分层空调气流温度实测数据为基础,对实际工况下的气流组织进行数值模拟。测试与模拟结果对比表明,所建立的数学模型以及边界条件的简化措施对高大场所气流温度场的模拟解算有良好的适用性,模型对预测高大空间分层空调系统设计的效果具有指导意义。

大空间喷口送风同步求解模型及关键参数

建立了大空间喷口送风工况下室内空气和内壁面温度同步求解的数学模型,对模型中的关键参数地面温度和区域换热系数进行了讨论,考虑地面向下的传热,建立了地面热平衡方程,根据送风层的送风量和卷吸量修正了区域换热系数。通过实际大空间建筑夏季热环境实验,实测了室内空气竖直温度分布和内壁面温度分布,对修正后的同步求解模型进行了验证和完善,结果表明,修正模型的计算结果与实测值吻合得较好。

大空间下送风夏季非稳态全热B-G模型研究

本文针对一实际运行的下送风分层空调大空间建筑,引入谐波法求解具有蓄热特性的围护结构内壁面温度,利用不稳定实验结果考虑室内空气蓄热,并结合室内散湿特点,建立了夏季非稳态全热6区Block-Gebhart(B-G)模型。通过现场热环境在8个工况下进行对比实验研究,结果表明:离地以上的1~4区,空气温度和壁面温度的理论预测值与实验值平均绝对误差分别为0.44~1.12℃和0.63~1.96℃,室内空气焓值为1.85~1.96 kJ/kg;接近屋顶的5区、6区空气温度、壁面温度、空气焓值误差较大,并低于实验结果;说明采用谐波法以及实验结果解析大空间热环境不稳态解是可行的。

大空间建筑顶部送风系统模型试验自模区的试验判定

以某地下大型厂房为例,把弗劳德数转化成具有相同物理意义的热量阿基米得数,对顶部送风系统模型试验所测的数据运用数理统计的方法进行适当的处理与分析,得出了模型与原型的气流流动都处于弗劳德数自模区的重要结论。

基于盐水缩尺模型实验的大空间下送中回分层空调竖向温度分布特性研究

以某大空间实型建筑下送中回气流组织为原型,利用相似理论搭建盐水缩尺模型实验台。通过改进实验系统,使盐水实验台具有屋顶和墙体的传热模拟功能。通过测量竖直方向盐水浓度分布,转换得到原型中的竖向温度分布。实验验证结果表明,盐水模型实验所得竖向温度分布与原型实测结果基本一致。在此基础上,通过大量不同工况的盐水缩尺模型实验,获得下送中回分层空调竖向温度分布随分层高度、送风量、送风温度、回风口形式的变化特性。

高大空间气流组织模拟——文献综述

针对高大空间气流组织CFD模拟的关键问题进行了探讨,包括湍流模型的选择、风口模型的简化、边界条件的设定。总结了可用于评价高大空间人体热舒适和室内空气品质的一系列指标。就如何提升高大空间气流组织模拟的精度给出了建议,并提出了进一步研究的方向。