通风、空调设计中的CFD技术

阐述了CFD(计算流体动力学)技术在通风、空调设计中的应用情况,说明了其使用步骤、方法,提出了CFD应用方面存在的问题及今后发展前景。

基于CFD的大空间建筑自然通风优化设计

为解决大空间建筑物内部空气流通问题,以甘肃省兰州市大跨度大空间展览厅为研究对象,运用有限元体积法数值模拟软件建立三维空间模型,考虑进排风口高差、进风温度和室内热源3个重要参数对自然通风效果的影响。结果表明,进排风口高差与建筑高差比值m、进排风口面积与地面面积比值r均会对建筑热压通风换气次数产生显著影响;随着进风温度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线均呈近线形增加,排风口面积、进风温度对热压通风换气量影响显著,而进风口面积对热压通风换气量的影响较小;随着室内热源强度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线均变化不大。排风口面积对热压通风换气量影响显著,而进风口面积、室内热源强度对热压通风换气量的影响较小。

脉动送风对大空间建筑室内污染物通风效率和流动分布的影响

为提高大空间建筑室内的空气品质,将脉动送风应用于大空间喷口送风中,以CO_(2)为示踪气体,基于实验分析喷口送风的流场特征,并以校核后的计算流体力学(CFD)模拟结果,研究脉动送风在不同振幅和周期下对大空间建筑室内污染物通风效率和流动分布的影响。研究结果表明:脉动送风的CO_(2)浓度衰减曲线呈现波动下降的趋势,大周期脉动送风的通风效率低于定风速送风;与定风速送风相比,脉动送风可有效降低室内污染物的极大值,增强新风对室内污染物的稀释范围,喷口下方和排风口附近的污染物浓度有明显的降低;在大空间喷口送风建筑中,推荐随时间波动变化快、幅度小的小周期小振幅的脉动送风。该研究可为实际大空间通风系统优化设计提供参考。

座椅送风大空间湿度分布模拟

运用CFD方法,采用人体与座椅的实体简化模型,研究了座椅送风条件下的某剧院的湿度分布特征.简化模型的人体尺寸由国家标准GB10000-88中国成年人人体尺寸数据简化而成;座椅送风口根据妥思座椅置换送风系列TCD-B/190参数简化而成.平均每个人对外界的散热量为120 W.结果表明,相对湿度与温度都存在分层梯度分布,温度随高度增加而升高,而相对湿度随温度升高而降低.这与送风口可视为一个温源,湿空气上升过程可近似视为一个等含湿量过程有关.座椅送风系统这一特性,有利于实现微气候分区控制,降低系统通风量,同时也为室内的温湿度控制提供了新的思路.

环形通风口参数对圆形煤仓气体和粉尘运移的影响

根据通风安全理论与基于组分输运模型的CFD方法,探讨圆形煤仓通风安全特性及合适的性能评价指标。以100m直径圆形煤仓为例,研究环形通风口开口方式、位置及几何尺寸等因素对煤粉尘和气体分布、运移特性及去除效率的影响规律,得到最优的通风口设计参数。研究结果表明:单环形开口情况下,通风口由水平改为侧向,可改善内部环境,提高煤粉尘和有害气体的去除效率,推荐侧向环形通风口高度为2 m;在穹顶中部增设环形开口,能够有效减少煤仓上方30~35 m高度处的悬浮污染物量;双环形开口最优位置分别为15,31 m,可使煤仓内部大部分区域粉尘质量浓度低于10 mg/m3,CO_(2)气体质量浓度低于30 mg/m3;排污效率最高均接近80%。研究成果可为超大空间圆形煤仓通风安全设计提供参考。

某博物馆高大空间气流组织及节能设计研究

中庭处高大空间的气流组织及节能设计一直是众多暖通学者的研究焦点,中庭处的高大空间一般具有比较特殊的建筑构造,而且还是空调系统能耗高、热舒适性处理的难点.因此为选择出更为合适的方案,营造出更为合理的气流组织形式,就需要通过流体动力学计算模型对气流组织进行模拟.以上海市某博物馆中庭处的高大空间为例,通过计算得到送风参数后,利用CFD数值模拟的方法,分别对空调季地板和送风柱相结合的复合式送风方案与过渡季自然送风消除余热方案进行模拟仿真.模拟结果显示,空调季与过渡季的送风设计方案均可以满足室内需求并达到节能的效果,为今后该类建筑的气流组织和节能方案应用提供参考.

旋流式地台风机在大空间建筑中的应用

介绍适用于大空间建筑的旋流式地台风机的工程应用。对旋流式地台风机应用于大空间建筑的可行性进行CFD模拟和空调能耗的比较分析。结果表明,旋流式地台风机能够为大空间建筑的空调系统提供一种技术经济合理的送风末端设备。

干热气候区高大空间夏季置换通风空调热环境及节能效果分析

高大空间建筑具有特殊的功能性,其冷负荷特征与传统公共建筑不同。本文针对新疆某机场航站楼候机厅,利用CFD模拟分析了喷口射流(上送下回式)与置换通风2种气流组织形式下的室内环境温度场及速度场。结果表明:在相同的室内热舒适环境下,采用置换通风方式的空调系统送风量减少37.5%,送风温度提高4℃,这对干热气候区夏季空调冷源选择、优化设计与经济运行带来较大益处;此外,人员呼吸区的空气不断被置换通风送入的新风置换,避免与室内空气回流混合,具有较高的排污效率,能减少或避免污染物在室内扩散,保持工作区内较高的空气质量。

自然通风导向下的大空间建筑腔体植入研究

在腔体布局类型解析的基础上,结合大空间建筑的空间组合特征和自然通风难点,提出周边式腔体的并置式植入、内置式腔体的嵌入式植入及复合式腔体的协同式植入三种模式。结合典型案例展开CFD数值模拟,探索大空间建筑在自然对流状态下内部气流组织规律和分布特征,验证三种模式在自然通风组织中的有效性,为方案阶段的腔体导控设计提供参考。

焊接车间通风方式对浓度场的影响研究

运用Fluent软件模拟研究了某个高大焊接车间的三种不同的通风方案,研究了相同风量下不同方式对于焊接车间浓度场的影响,得到了焊接车间内呼吸区的焊尘浓度分布,确定了最佳的通风方式。