基于区域模型的工业建筑热环境动态模拟
发布时间：2021-06-27 13:28
工业建筑通常具有局部高温热源,室内热量分布极度不均,现有的民用建筑室内动态热环境模拟软件采用集总参数法不能准确反映工业建筑工作区的热状况。因此,本文针对工业建筑具有局部高温热源、高大空间等特点,提出基于区域模型的工业建筑动态热环境模拟方法,形成通用性计算程序。分析了外扰、内扰、通风三个方面对工业建筑热环境的影响过程,建立了工业建筑热环境模拟的物理模型和数学模型,给出了热过程的求解方法。分析了集中热源模式下室内热分布,描述了热源上部热射流的产生过程,总结了集中热源对温度分布的影响因素。局部高温热源散发的热量在室内的分布是建立区域模型热环境动态模拟的关键。给出了温度计算法和系数计算法两种热分布系数计算方法。通过MATLAB编程工具将系数计算法进行了数据拟合,得出了精确的求解公式,并将拟合的函数表达式结果以代码的形式表达出来,生成图形用户界面。实现了高效求解热分布系数和热源在工作区的散热量。考虑了热源在水平方向上的分布对热分布系数的影响,提出了分散系数m4,并将其加入到之前的热分布系数计算程序中,修正了热分布系数的计算结果,提高了热分布系数计算程序的准确性。针对单节点模型热环境动态模拟,采用...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压力基准区域模型示意图[4]
西安建筑科技大学硕士学位论文7解决。这种模型的主体包含壁流、射流以及温差传热三个子模型。针对温度分层的空间，需要垂直划分区域，而对于主动的动量因子情况下，热分布均匀则可将其统一划分。图1.2温度基准区域模型[51]诸群飞[51]提出用于研究中庭内的温度场以及流场的两种模型，一种是温度基准区域模型，另一种是计算流体力学数据拟合法。以上2种模型在求解中庭的各种环境参数时都能建立在小计算量的基础上。之后提出了在DeST中将两种模型联立求解的具体操作方法，给出了能够利用DeST软件模拟中庭全年的热环境。高军[52]针对分层空调系统广泛分析了高大空间温度场以及流场特性，在一定程度上拓展了温度基准区域模型。对于非等温射流对于温度场和流场的影响考虑在内，在求解垂直区域间没有气流运动时热量交换的问题上使用了空气层换热的定义，它的主体包含了壁面流、区间温差传热以及射流气流。在划分区域时分为两种情况，一种是针对动量占主导因素的情况下热量分布均匀的区域可定位统一的区域，另一种是对于温度分层采用垂直分区。郇超等人[53]将层式通风房间里的气流运动过程作为研究基础，建立了室内在高度方向上预测温度的模型。这种模型结合了热质平衡方程以及房间里的气流运动特性，而且将进风的相关参数、围护结构辐射及热源强度对房间内竖向温度场分布反映。在
西安建筑科技大学硕士学位论文12图2.1工业建筑热过程的物理模型[1]2.1.1热过程的外扰条件图2.2表示多种外扰因素与围护结构之间的热过程。从图中可以看出，不仅室外空气和围护结构的外壁面间以对流的形式进行热传递，包含红外线及可见光的太阳辐射也以直射、散射及地面的反射多种方式作用于外壁面。同时，周围环境与外壁面间也在以长波辐射的形式互相作用。以上的这些因素均在影响着外扰与围护结构间的热传递[59,60]。图2.2围护结构外表面的热平衡[1]外表面单位面积上的传热量为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高校教室夏季空调制冷能耗模拟优化设计——以莆田高校为例[J]. 江宗渟,张亮山. 建材与装饰. 2019(02)
[2]层式通风房间垂直温度分布预测方法[J]. 郇超,王沣浩,吴小舟,林章,王志华,王冠. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[3]区域模型在高大中庭动态热环境模拟中的应用[J]. 金文燕,王健,王颖,高军. 暖通空调. 2014(08)
[4]建筑能耗模拟软件对比:DeST、EnergyPlus and DOE-2[J]. 朱丹丹,燕达,王闯,洪天真. 建筑科学. 2012(S2)
[5]结合CFD的EnergyPlus大空间温度分层能耗模拟[J]. 李传成,章昭昭,季群峰. 建筑科学. 2012(06)
[6]工业厂房自然通风热环境的数值研究[J]. 苗超,苏亚欣. 土木建筑与环境工程. 2012(S1)
[7]EnergyPlus能耗模拟软件及其应用工具[J]. 冯晶琛,丁云飞,吴会军. 建筑节能. 2012(01)
[8]应用Gebhart-Block模型预测大空间自然通风下室内温度分布[J]. 宋岩,黄晨,王昕. 暖通空调. 2008(12)
[9]DeST能耗模拟软件在某建筑冷热源方案分析中的应用[J]. 叶青,李振海. 能源技术. 2008(01)
[10]我国通风领域面临的挑战[J]. 李先庭,蔡浩. 暖通空调. 2008(02)
博士论文
[1]高温热源工业建筑双辐射作用下室内热环境特性研究[D]. 孟晓静.西安建筑科技大学 2016
[2]建筑空间热分层理论及应用研究[D]. 高军.哈尔滨工业大学 2007
[3]寒冷地区居住建筑夏季室内热环境研究[D]. 王怡.西安建筑科技大学 2003
硕士论文
[1]基于深度神经网络的图像边缘检测算法研究[D]. 覃禹舜.西南交通大学 2019
[2]应用有限积分法求解对流扩散问题[D]. 孙婷婷.山东大学 2017
[3]高大空间建筑室内热环境模拟分析研究[D]. 温迪凡.重庆大学 2016
[4]热压作用下高大工业厂房地道自然通风的实测分析及数值模拟研究[D]. 刘远禄.西安建筑科技大学 2015
[5]商场中央空调系统能耗模拟与优化控制研究[D]. 刘叶.华中科技大学 2015
[6]工业厂房内具有强热源项热分层特性及通风系统优化研究[D]. 陈朝.西安建筑科技大学 2015
[7]电力系统典型冲击负荷特性分析及其建模研究[D]. 谢岩.华北电力大学 2014
[8]基于CFD数值模拟技术的大型钢铁厂房自然通风的优化设计研究[D]. 高婷.华中科技大学 2011
[9]太阳能烟囱对工业厂房自然通风影响的数值研究[D]. 薛宇峰.东华大学 2011
[10]自然通风房间热过程耦合模拟[D]. 尉强.重庆大学 2010
本文编号：3252938
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压力基准区域模型示意图[4]
西安建筑科技大学硕士学位论文7解决。这种模型的主体包含壁流、射流以及温差传热三个子模型。针对温度分层的空间，需要垂直划分区域，而对于主动的动量因子情况下，热分布均匀则可将其统一划分。图1.2温度基准区域模型[51]诸群飞[51]提出用于研究中庭内的温度场以及流场的两种模型，一种是温度基准区域模型，另一种是计算流体力学数据拟合法。以上2种模型在求解中庭的各种环境参数时都能建立在小计算量的基础上。之后提出了在DeST中将两种模型联立求解的具体操作方法，给出了能够利用DeST软件模拟中庭全年的热环境。高军[52]针对分层空调系统广泛分析了高大空间温度场以及流场特性，在一定程度上拓展了温度基准区域模型。对于非等温射流对于温度场和流场的影响考虑在内，在求解垂直区域间没有气流运动时热量交换的问题上使用了空气层换热的定义，它的主体包含了壁面流、区间温差传热以及射流气流。在划分区域时分为两种情况，一种是针对动量占主导因素的情况下热量分布均匀的区域可定位统一的区域，另一种是对于温度分层采用垂直分区。郇超等人[53]将层式通风房间里的气流运动过程作为研究基础，建立了室内在高度方向上预测温度的模型。这种模型结合了热质平衡方程以及房间里的气流运动特性，而且将进风的相关参数、围护结构辐射及热源强度对房间内竖向温度场分布反映。在
西安建筑科技大学硕士学位论文12图2.1工业建筑热过程的物理模型[1]2.1.1热过程的外扰条件图2.2表示多种外扰因素与围护结构之间的热过程。从图中可以看出，不仅室外空气和围护结构的外壁面间以对流的形式进行热传递，包含红外线及可见光的太阳辐射也以直射、散射及地面的反射多种方式作用于外壁面。同时，周围环境与外壁面间也在以长波辐射的形式互相作用。以上的这些因素均在影响着外扰与围护结构间的热传递[59,60]。图2.2围护结构外表面的热平衡[1]外表面单位面积上的传热量为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高校教室夏季空调制冷能耗模拟优化设计——以莆田高校为例[J]. 江宗渟,张亮山. 建材与装饰. 2019(02)
[2]层式通风房间垂直温度分布预测方法[J]. 郇超,王沣浩,吴小舟,林章,王志华,王冠. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(05)
[3]区域模型在高大中庭动态热环境模拟中的应用[J]. 金文燕,王健,王颖,高军. 暖通空调. 2014(08)
[4]建筑能耗模拟软件对比:DeST、EnergyPlus and DOE-2[J]. 朱丹丹,燕达,王闯,洪天真. 建筑科学. 2012(S2)
[5]结合CFD的EnergyPlus大空间温度分层能耗模拟[J]. 李传成,章昭昭,季群峰. 建筑科学. 2012(06)
[6]工业厂房自然通风热环境的数值研究[J]. 苗超,苏亚欣. 土木建筑与环境工程. 2012(S1)
[7]EnergyPlus能耗模拟软件及其应用工具[J]. 冯晶琛,丁云飞,吴会军. 建筑节能. 2012(01)
[8]应用Gebhart-Block模型预测大空间自然通风下室内温度分布[J]. 宋岩,黄晨,王昕. 暖通空调. 2008(12)
[9]DeST能耗模拟软件在某建筑冷热源方案分析中的应用[J]. 叶青,李振海. 能源技术. 2008(01)
[10]我国通风领域面临的挑战[J]. 李先庭,蔡浩. 暖通空调. 2008(02)
博士论文
[1]高温热源工业建筑双辐射作用下室内热环境特性研究[D]. 孟晓静.西安建筑科技大学 2016
[2]建筑空间热分层理论及应用研究[D]. 高军.哈尔滨工业大学 2007
[3]寒冷地区居住建筑夏季室内热环境研究[D]. 王怡.西安建筑科技大学 2003
硕士论文
[1]基于深度神经网络的图像边缘检测算法研究[D]. 覃禹舜.西南交通大学 2019
[2]应用有限积分法求解对流扩散问题[D]. 孙婷婷.山东大学 2017
[3]高大空间建筑室内热环境模拟分析研究[D]. 温迪凡.重庆大学 2016
[4]热压作用下高大工业厂房地道自然通风的实测分析及数值模拟研究[D]. 刘远禄.西安建筑科技大学 2015
[5]商场中央空调系统能耗模拟与优化控制研究[D]. 刘叶.华中科技大学 2015
[6]工业厂房内具有强热源项热分层特性及通风系统优化研究[D]. 陈朝.西安建筑科技大学 2015
[7]电力系统典型冲击负荷特性分析及其建模研究[D]. 谢岩.华北电力大学 2014
[8]基于CFD数值模拟技术的大型钢铁厂房自然通风的优化设计研究[D]. 高婷.华中科技大学 2011
[9]太阳能烟囱对工业厂房自然通风影响的数值研究[D]. 薛宇峰.东华大学 2011
[10]自然通风房间热过程耦合模拟[D]. 尉强.重庆大学 2010
本文编号：3252938
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