高大空间气流组织的数值模拟与实验研究

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大空间分层空调气流组织数值模拟及热舒适性分析研究

大空间分层空调气流组织数值模拟及热舒适性分析研究【摘要】本文结合工程实例介绍大空间空调系统的布置方案，利用star-ccm软件对典型大空间工程实例进行模拟分析，为大空间空调系统设计提供参考依据。

【关键词】气流组织；分层空调；star-ccm数值模拟引言近年来，随着我国经济的快速发展，高大空间建筑急剧增加（体育馆，展览馆大会堂音乐厅），大空间建筑中空调能耗占整个建筑能耗的37%[1]，目前对于改进室内空气品质和降低空调能耗，成为人们关注的焦点。

针对大空间建筑高度较高，空调气流具有明显分层现象在垂直高度上梯度较大，同时还具有体积大、空调负荷大、能源消耗大等特点，使得节能问题相当突出[2]。

因此，应采用合理的气流组织，使大空间建筑室内具有良好的热环境以节约能源。

分层空调是大空间建筑典型的空调方式，利用合理的气流组织，仅对下部空间（空气调节区域）进行空气调节，而对上部较大非空调区域进行通风排热。

分层空调目前建筑工程领域中最为常见的一种技术手段[3]。

经过多年的研究总结得出，在一些大空间建筑结构中这一技术的采用有着传统空调技术无可比拟的节能优势，是一个节省初期投资、运行费用和节能性能好的空调体系。

故此这一技术在大型的公共空间采用极为常见，据有关研究显示，高大空间分层空调与全室空调相比，在夏季可实现节能30%[3]。

本文通过star-ccm软件对某市新建车站的大厅进行数值模拟并对热舒适性进行分析。

1 建筑实物与模型1.1 工程介绍某市新建车站是一两层的东西对称大空间建筑结构，其空间尺寸长约76m、宽为60m、高20m，其中包含了一、二层贯通的进展厅以及二层的候车室。

在空调系统中，采用了全空气低速送风方式来进行室内温度调节的，是由屋顶机房集中进行制冷，经过两条送风管将冷风分别输送到进站候车厅以及候车室，对于候车室内部的温度控制为26℃。

在温度调节上，按照夏季分层空调的调节方法来进行设计和布置，其中进展厅距离地面6m的高度处沿着墙壁均匀的布置了25个球形喷风口下侧送风，沿着东西两侧的墙壁上设置了6个球形的喷风口，其方向也是朝下。

数据机房热区内气流组织的数值模拟及优化

数据机房热区内气流组织的数值模拟及优化一、本文概述随着信息技术的迅猛发展，数据机房作为支撑现代信息社会运转的基础设施，其重要性日益凸显。

数据机房的高效、稳定运行，直接关乎着大数据处理、云计算服务等关键信息技术应用的性能表现。

然而，在数据机房的运行过程中，热区内气流组织的合理性对于机房的散热效率、能源利用效率以及设备寿命等具有至关重要的影响。

因此，本文旨在通过数值模拟的方法，深入探究数据机房热区内气流组织的特性，揭示其优化潜力，以期为提高数据机房的运行效率和能源利用效率提供理论支持和实践指导。

本文首先将对数据机房热区内气流组织的基本原理进行阐述，包括气流组织的基本原理、影响气流组织的因素以及气流组织对机房性能的影响等。

随后，本文将介绍数值模拟在数据机房气流组织研究中的应用，包括数值模拟的基本原理、常用数值模拟软件及其特点等。

在此基础上，本文将通过具体的数值模拟案例，分析数据机房热区内气流组织的实际运行状态，探究其存在的问题和优化的可能性。

本文还将对数据机房热区内气流组织的优化策略进行深入探讨，包括优化气流组织的基本原则、优化方法的选择、优化实施的具体步骤等。

本文将通过对比分析，评估优化策略在实际应用中的效果，以期为数据机房气流组织的优化提供实践指导。

本文将对全文进行总结，归纳数据机房热区内气流组织数值模拟及优化的主要研究成果，展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，期望能够为数据机房气流组织的优化提供理论支持和实践指导，推动数据机房的高效、稳定运行，为现代信息社会的发展贡献力量。

二、数据机房热区内气流组织的基本理论数据机房热区内的气流组织对于维持机房内部环境的稳定、保证设备的正常运行和延长设备使用寿命至关重要。

气流组织是指通过特定的送风方式和气流路径，将数据机房内的热量有效地从热源区域带走，同时保证机房内部温度的均匀分布。

气流组织的基本理论主要基于流体力学和热力学原理。

在数据机房中，通常采用的是强制对流散热方式，通过送风设备（如空调机组、风扇等）产生的气流来带走设备产生的热量。

连通类高大空间气流组织数值模拟研究

ｄｆｅｅｃｉｒｉａｙｌｒｅｓａｅＩｎｅｓｓｄｅｐｙａｒｄｓｒｂｔｎｏｔｉｐｃａａｇｐｃ．ｈａｅｏｔｅｉｆｒｎｅｗｔｏｄｎｒｇｐｃ．ｔｅｄｔｙｄｅｌｉｉｔｉｕｉｆｈｓｓｅｉｌｒｅｓａｅＯｎｔｅｂｓｆｈｈａｕｏｌｍｏｅｔｉｒｉｌ，ｈｉｆｗ，ｅｄｌｎｓａｔｃｅｔｅａｒｏｔｍｐｅａｒｅｄａｄｖｌｃｔｅｄｉｈｔｔｏｇｒｅｓｃｅｅｓｕｌｔｄｉｈｌｒｔｅｆｌｎｅｏｉｆｌｔｅｒｍ－ｈｕｈｌｇｐａｅｗｒｉｕｉｙｉｎｒａｍａｅａｏｔｇｓａａｄｋ－ｅｍｏｅｉｏｄｐｉｔｎｄｄｌｔｃｍｍｅｃａｏｗａｅＦｕｎ．ＤｅｈｏｏｐｌｅｏｏｔｉｅｔｅａｒｎｒｗｈｒｉｌｓｆｒｌｅｔＣＦｔｃｎｌｇｉａｐｉｄｔｐｉｚｈｉｔｙｓｍｄｓｉｕｉｎｉｉａｒｗｈｃｌｓｌｅｔｅｄｆｃｌｐｏｌｍｓｅｉｔｎｎｒｎ— ｏｇａｇｐｃ．ｉｔｂｔｏｔｓｐｐｅ，ｉｈｗｉｌｏｖｈｉｕｔｒｂｅｘｓｉｇｉｕｔｕｈｌｒｅｓａｅｒｎｈｉｒｈＫｅｙｏｒ：Ｄ，ｎ— ｏｇａｇｐｃ，ｉｓｉｕｉｎｎｍｅｉａｉｗｄｓＣＦｒｔｕｈｌｒｅｓａｅａｒｄｔｂｔ，ｕｒｃｌｓｍｕｌｔｎｕｒｈｉｒｏａｉｏ

高大空间会议室气流组织的数字化仿真研究

高大空间会议室气流组织的数字化仿真研究
汤毅
【期刊名称】《建筑施工》
【年(卷),期】2023(45)1
【摘要】大型会议室由于其所使用的分层空调系统的特殊性,在施工前需要对个性化定制的分层空调系统的气流组织进行数值化仿真,以发现设计中可能存在的问题,并加以改进。

对上海市临港地区某大型会议室的气流组织进行了有限元分析,针对气流沿程不足的问题,采用改变风口布置和缩小风口尺寸的方法,加大了气流的沿程,改善了实际温度与设计温度偏离的情况。

总结的经验可供类似工程参考。

【总页数】4页(P173-176)
【作者】汤毅
【作者单位】上海市安装工程集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU17
【相关文献】
1.高大空间气流组织研究——2010上海世博会主题馆西展厅空调通风系统研究
2.某博物馆高大空间气流组织及节能设计研究
3.高大空间空调气流组织优化研究与应用
4.高大空间辐射板导流送风的气流组织特性研究
5.民用建筑高大空间气流组织模拟研究及应用
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高大空间建筑室内气流组织分析

高大空间建筑室内气流组织分析高大空间建筑有其各自的特点，对于体育馆、音乐厅等建筑，其室内气流组织是空调系统设计的重点。

本文结合工程实例，介绍了工程的计算区域及设计参数，围绕垂直温度分布、垂直速度分布、气流分布特点及送风能耗比较这几方面对计算结果进行分析，为高大空间建筑室内环境的改善提供依据。

标签高大空间；建筑室内；设计参数；气流组织；分析随着我国社会经济建设步伐的不断加快，体育馆、音乐厅等高大空间建筑数量日益增加，逐渐成为城市建设的时代标志。

这些建筑具有体积大、围护结构传热量大、人员灯光密集，空调负荷较大等特点，其室内热环境状态参数随时可能发生变化，选取合理的气流组织方式对空调系统的设计有着重要的影响。

大空间气流组织指的是对气流流向和均匀度按一定要求进行组织，主要采用的方式有分层空调、置换通风、地板送风以及碰撞射流，如图1所示。

目前我国建筑室内空调系统的气流组织设计仍处于发展的阶段，并没有完善的理论体系和试验结论。

因此，通过对高大空间建筑室内气流组织的分析，确定合理的气流组织设计，对改善建筑室内的环境具有重要意义。

图1 大空间四种空调方式示意图1 计算区域及设计参数某公共建筑，结构南北对称，计算区域选取北边一半，计算区域层高约12m，占地面积约7450m2，属高大空间建筑。

计算区域按非结构网格划分。

人员工作区（高度0～2m）气流扰动较大，网格较密，非人员工作区网格相对稀疏。

根据FLUENT软件选取RNGk-ε两方程紊流模型，近壁面区域则选用标准壁面函数法，速度-压力耦合采用SIMPLE算法。

边界条件见表1，照明、设备及外墙负荷指标均参照原设计计算书选取，其中人员散热量均布在地面上。

为达到夏季室内人员工作区的要求设计温度25±0.5℃，参考相关文献资料，计算得到四种空调方式各自的设计参数，汇总于表2。

2 结果分析2.1 垂直温度分布不同高度上的平均温度值汇总于图2。

可以看出，四种空调方式都满足人员工作区的设计温度25±0.5℃，且分层效果明显。

某圆柱形高大空间分层空调气流组织数值研究

某圆柱形高大空间分层空调气流组织数值研究
朱柏山赵蕾・岗锋王乐张彪陈
ｌ西安建筑科技大学环境与市政Ｔ程学院
２中同建筑两北设计研究院
摘要：针对某，～一口分层送风与局部区域地板送风相结合空调方案的圆柱形高大建筑空间，ｒｏ．、Ｕ￣，采用数值仿真技术对多种风口布置方案下的室内热环境进行了模拟，分析比较了各方案下室内温度场和速度场分布的均匀性和漩涡强度，出了使气流涡旋弱小化或发生于上部非工作区的喷口数量和布局，正了负荷计算参数，提修提出了优化的系统总送风量，以满足工作区热舒适要求，获得一定的节能效果。关键词：圆柱形高大空间分层空调地板送风数值仿真
ｏｔｍａｉｕｐｙｆｏｒｔ．Ｓｍｕａｉｎｒｓｌｎｉａｅｔａｔｃｎｍｅｔｔｅｒｑｉｅｅｔｏｈｒａｏｆｒｎｔｅｐｉｌａｒｓｐｌｗａｅｉｌｔｅｕｔｉｄｃｔｈｔｉａｅｈｅｕｒｍｎｆｔｅｍｌｃｍｏｔｉｈｌｏｓ
ｏｃｐｅｎｄｎｒｙｏｓｍｐｉｎｅｏｒｄｏｏｔｔｈｓｌｅｅｅｅｒｄｎｐｏｅｔｅｉ．ｃｕｉｚｅｎｅｇｎｕｔｎｃｗｅｍｅｘｅ．ｅｅｕｓｒｒｆｅｒｃｄｓｎｄｏａｅｃｏａｂｌｅｔｓｅｎＴｒｔｗｒｉｊｇ
ｔｍｐｅａｒｅｄｎｏｒｐａａｅｅｓｗｅｅｎｗｌｅｅｍｉｅｏｔｅｃｏｉｇｌａｓｃｌｕａｅｇｉｏｄｔｒｉｅｔｅｅｒｔｅｆｌ，ｉｄｏｒｍｔｒｒｅｙｄｔｒｎｄｔｈｏｌｏｄｗａａｃｌｔｄａａｎｔｅｅｕｉｎｍｎｈ

高大空间建筑分层空调CFD模拟研究(非常有参考意义)

5ε 5 xi
]
+
ε
C1ε k (
Gk
+ C3εGb) - C2ερεk2
(9)
μt
=ρCμ
k2
ε
式中 Gk ———平均速度梯度产生的湍流动能
Gk =
-
ρu′i u′j 55
uj ui
Gb ———浮力产生的湍流动能
Gb
=βgi
μt
Prt
5 5
T xi
β———热膨胀系数
β=
-
1 ρ
(
55ρT)
p
展厅是高大空间 ,近似非等温自由射流 ,射流与周围介质密度不同 ,浮力和重力不平衡 ,射流发生变形 ,其判据阿基米德数 Ar[3] :
Ar =
gd0 ( T0 u20 Ta
Tn)
(2)
式中 d0 ———喷口直径 ,m
T0 ———射流出口温度 , K
Tn ———周围空气温度 , K
u0 ———喷口出流的平均速度 ,m/ s
60 FLUID MACHINERY Vol132 ,No15 ,2004
文章编号 : 1005 —0329 (2004) 05 —0060 —05
高大空间建筑分层空调 CFD 模拟研究
董玉平 ,由世俊 ,叶天震 ,王海霞
(天津大学 ,天津 300072)
由于篇幅有限 , 本文仅对国际展览中心高大空间建筑分层空调改进方案夏季模拟方法进行了探讨和研究 ,冬季模拟研究见另文。
2 研究对象概况
分层空调是指仅对下部区域进行空调 , 而对上部区域不空调的空调方式。与全室空调相比 , 夏季可节省冷量 30 %左右。分层空调适于高大建筑 ,当高大建筑物高度 H ≥10m , 建筑物体积 V

火车站高大空间气流组织模拟设计方案

火车站高大空间气流组织模拟设计方案随着城市化进程的不断推进，人们出行需求不断增加，高铁、城际铁路等快速交通方式逐渐流行。

火车站作为重要的交通枢纽和城市门户之一，也越来越受到人们的关注。

其中，火车站高大空间的气流组织是一个重要的设计要素，它关乎着站内空气流动的舒适性、安全性和环境影响等方面。

因此，本文将探讨火车站高大空间气流组织模拟设计方案，以期提高站内环境质量和旅客满意度。

一、火车站高大空间气流组织的设计在火车站的建设中，气流组织的设计应该充分考虑通风、循环、冷却和加湿等方面，以提高站内空气质量和热舒适度。

具体来说，需要考虑以下几点：1. 通风路径的设计通风路径是指在火车站内部形成的气流路径，通过合理的通风路径设计，可以达到空气流动的均匀性、稳定性和通畅性。

通风路径的设计需要考虑站厅、候车大厅、月台等不同功能区域之间的空气流动关系，建立空气流动的正向通风路径和负向排风路径。

同时，还需要对气流运动过程进行动态监测和反馈调节，以保证空气流动方向的准确性和稳定性。

2. 空气质量的控制在火车站内部，人员密集，环境空气质量容易受到污染和异味干扰。

因此，在气流组织的设计中，需要考虑如何控制空气质量，并保持空气清新。

具体措施包括空气过滤、沉积污染物治理、加湿控制等方面，以保证站内空气质量的良好。

3. 温度和湿度的控制在气流组织的设计中，还需要考虑温度和湿度的控制，以改善站内热舒适度。

具体措施包括加装空调设备、喷淋系统、加湿系统等技术手段，通过适当的调节，实现站内室温、湿度和热舒适度的控制。

二、气流组织模拟设计的应用为了更好的设计和优化火车站内部的气流组织，需要进行模拟设计和优化分析，以掌握站内气流分布的特点。

现代化的计算机仿真技术可以将建筑物内部的气流结构模拟出来，反复优化和验证，从而提高气流结构的优化和稳定性。

1. 模拟软件的选择在进行气流组织模拟设计时，需要先选择适合的气流模拟软件。

常用的气流模拟软件包括FLUENT、ANSYS、PHOENICS 等。

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高大空间气流组织的数值模拟与实验研究高大空间气流组织分布、预测不同设计方案的空调效果一直是工程设计人员的难题。

随着计算机的高速度化以及计算流体动力学(CFD, Computational Fluid Dynamics)的发展,应用CFD技术模拟预测高大空间气流组织、热舒适以及优化设计方案成为可能。

本文通过采用CFD数值模拟与现场测试相结合的方法对高大空间空调系统的热舒适性与气流组织分布特性进行研究,以期研究结果能对实际空调工程设计具有指导价值。

本研究以北京市某大型公共建筑的高大中庭分层空调为研究对象,根据建筑的实际尺寸及空调设计参数,建立分层空调设计方案下的计算模型,采用PHOENICS软件对分层空调设计方案下的热舒适性和气流组织进行了三维数值模拟研究,并将研究成果应用到实际工程中。

模拟计算运用k -ε两方程紊流模型与SIMPLE算法,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件。

其次,对高大中庭的气流组织评价展开研究,在前人工作的基础上发展和丰富了高大中庭类建筑气流组织的评价方法。

本文针对夏季分层空调设计方案,详细分析了气流组织分布特性,并对不同工况下温度场、速度场的不同影响因素进行了分析。

针对冬季工况探讨了送风角度、送风速度、送风温差、送风间距对室内热环境的影响。

为了进一步验证CFD方法模拟研究的可靠性,对于所研究的高大中庭进行了现场实验测试,并在测试气候条件下进行了数值模拟,以模拟所得结果与实验测试结果作对比,以期能够表明CFD研究方法的正确性和切实可行性。

研究结果表明:1.送风速度的大小对形成稳定的气流隔断面有重要影响,当送风速度在4～4.5m/s时才能够形成稳定的气流隔断面,有效防止非空调区向空调区的热对流。

2.顶部排风对于降低非空调区的温度效果明显,有利于减小非空调区向空调区的传热量,节能效果显著;可是排风量太大会加强空调区与非空调区的热对流,反而会造成能量浪费,对于此类高大中庭,排风比宜控制在30%左右。

3.通过对不同的气流组织进行数值模拟和定量分析、评价,最终确定了比较合理的气流组织方案,为实际工程设计提供了参考。

4.通过实测值和模拟值的对比,验证了CFD方法的可靠性,证明CFD方法能够为高大空间类建筑空调系统优化设计、预测气流组织分布和热舒适评价等提供可靠的理论依据和指导方法。