门窗相对位置对于房间风压自然通风特性的影响

发布时间：2020-05-05 10:13

【摘要】：在物质、经济、科技和社会高速发展的今天,随着人们生活水平的不断提高、建筑行业的蓬勃发展,我国建筑能耗需求持续走高,人们对建筑节能的认知和重视程度与日俱增。建筑风压自然通风技术凭借其优良的通风特性和绿色节能等优势,受到越来越多的关注和重视。然而当室外自然风绕过建筑时,气流流动伴随着大量的分离和涡旋运动,其流动机理非常复杂,因此长久以来学者们都在致力于寻找一种能够对建筑风压自然通风进行准确预测的方法,这将对风压自然通风节能技术的推广具有重大意义。建筑风压自然通风的影响因素众多,主要包括建筑体型、来流风特性(风速、风向)、开口结构及形式以及房间内部阻力分区等。本研究将在前人研究的基础上,以建筑风压自然通风阻力特性参数──综合流量系数为切入点,重点对单区房间风压通风特性展开研究,并建立一种新的通风率预测模型。本研究基于课题组完成的风洞试验建立了数值计算模型,应用大涡模拟的CFD方法,对具有不同进深的单区房间模型,分别在房间的对面墙和侧壁墙上的不同门窗相对位置处开设出口(门)进行风压通风数值模拟计算,结合得到的流场压力、速度分布等情况和通风率大小,对此类单区房间风压自然通风的效果及影响因素进行探究。在此基础上,结合伯努利方程提出房间综合流量系数Cdz的确定方法并分析房间进深和门窗相对位置对其的影响:针对相对开门模型,得到房间综合流量系数Cdz与门窗相对位置角Θ关系的经验公式;针对侧壁开门模型,定性分析房间进深和门窗相对位置对房间综合流量系数Cdz的影响。并给出基于房间综合流量系数Cdz确定的通风率预测模型。采用上述的CFD方法分别对按比例扩大尺寸的新单区房间模型和双区串联模型进行同样的通风数值模拟,并与预测模型的结果进行对比。研究结果表明扩大尺寸的单区房间自然通风率均减小,且其相对于原尺寸房间通风率减小的比例系数K_1与房间进深有关─在三种长宽比条件(1,1.25和1.5)时K_1分别为0.95,0.96和0.97;在此基础上得到三种长宽比条件时,当房间底面积按比例每扩大一倍时房间通风率的修正系数a分别为0.983,0.986和0.99;在双区串联房间中存在修正系数K_2=0.7使修正后的通风率预测模型Q=2.48K_2C_(dz)成立。
【图文】：

风压,双侧,自然通风,迎风面

原理是自然风在驱动力的作用下流过物体表面且作为大气运动的结果，自然风具有很强的可变的不同可以分为热压作用下的自然通风、风压用下的自然通风[19]。其中本研究针对的是结合有普遍适用价值的建筑风压自然通风方式。筑物时，在建筑的迎风面由于气流滞留形成正压真空区，由此在迎风面和背风面之间形成的见图 1.1。建筑风压自然通风中最典型的通风相对开窗，当来流风吹向建筑迎风面时，来流，由背风面的开口流出房间。穿堂通风通风率差、房间形状、开口大小与形式、内部阻力布

模型图,通风网络,多区域,模型

长安大学硕士学位论文图 1.1 来流风通过一个单区房间示意图Q = CdA 2(P1 P2)/ρ (式中，，Q 为房间的通风率，m3/s，Cd 为窗户的流量系数，P1, P2分别为进风窗风窗处的压力,Pa；A 为通风当量面积，m2；为空气密度，kg/m3。多区网络模型是多区房间自然通风预测的最有效和常用的方法，主要用于预测建筑通风量和通风量的分配问题。多区网络模型遵循质量守恒、能量守恒原理和伯方程。多区域网络模型的计算建立在以下两个假设条件的基础上：1)不考虑惯性力用。2)忽略室内气流的作用,即认为作用于外开口的压力经过开口后完全转变为静压由于这两大假设的理想性与实际通风状况不符，大量研究表明应用多区网络模型的有较大误差。因此为了提高多区域网络模型计算精度，在研究时采用多区域网络模CFD 模型的耦合方法以及实验建立支路阻力模型等。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU834.1

【参考文献】