室内气流组织数值模拟与舒适度分析

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空调室内气流组织与热舒适数值模拟和实验

空调室内气流组织与热舒适数值模拟和实验
第3 2卷 第 3期
2 0 1 3年 5月
建 筑 热 能 通 风 空 调
B u i l d i n g En e r g y& E n v i r o n me n t
Vo 1 J 3 2 No . 3 Ma y. 2 01 3. 6 2- 65
文章编号 : 1 0 0 3 . 0 3 4 4 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 6 2 — 4
0 引言
在舒适性 空调房 间中 , 人 体的热舒适度 除与室 内
空气 温湿 度有关 外 , 还 受气 流组 织 、 气 流速 度 等多种
1 C 的建 立
二维计算模型大小 ( 3 . 0 m  ̄ 3 . 0 m) , 用来模拟有人 和
A bs t r ac t : Ba s e d o n t h e t h e r ma l c o mf o r t P M V i n d e x a n d PP D i n d e x p r o po s e d b y F a n g e r . n u me r i c a l mo d e l i n g wa s u s e d t o r e s e a r c h i n d o o r t h e m a r 1 c o mf o r t e nv i r o n me n t o n t h r e e di f f e r e n t a i r d i s t r i b u t i o n s i n s u mme r a n d wi n t e r . Ex p e r i me nt a l
和空调室 内热舒适 环境 的改善提供 了参考依据 。 关键词 : 热舒适环境 气流组织 数值模 拟 实验测试
Num er i cal Si m ul at i on and Exper i m ent al St ud y on Ai r f l o w Di s t r i but i on

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析随着现代社会的发展,建筑物的设计不再仅仅追求美观和实用性,也越来越注重建筑环境的舒适性。

在建筑物内部,气流的分布对环境的舒适程度起着重要作用。

因此,对建筑物内部气流的分布进行数学建模和流体动力学仿真分析,对于提高建筑物的舒适度具有重要意义。

1. 建筑物气流分布的数学建模建筑物内部的气流会受到建筑结构、温度差异和自然风等因素的影响。

为了准确描述建筑物内部的气流分布,可以利用Navier-Stokes方程来进行数学建模。

该方程描述了流体的运动,包括速度、压力和密度等参数的变化。

在建筑物的数学建模中,需要考虑以下几个主要因素:a) 建筑结构:建筑物的形状、布局和通风系统等结构特征对气流分布具有重要影响。

因此,在数学建模中,需要将建筑物的结构参数纳入考虑范围,并将其作为边界条件进行设置。

b) 温度差异:建筑物内部不同位置的温度差异会导致气流的形成和流动。

因此,在建筑物的数学建模中,需要考虑建筑物内部的温度分布,并将其作为初始条件进行设置。

c) 自然风:自然风是指建筑物外部的风场。

它对建筑物内部气流分布的影响与建筑物的外形和周围环境有关。

因此,在数学建模中,需要考虑自然风的速度和方向,并将其作为外部条件进行设置。

2. 流体动力学仿真分析数学建模是对建筑物内气流分布的理论描述,而流体动力学仿真分析则是通过数值计算对建筑物的气流分布进行模拟。

在流体动力学仿真分析中,可以利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法来进行数值模拟。

通过CFD方法,可以将Navier-Stokes方程离散化,并利用数值方法求解。

通过对流体的运动进行数值计算,可以得到建筑物内不同位置的气流速度、压力和温度分布等信息。

流体动力学仿真分析可以帮助我们更好地理解建筑物内气流的分布规律,并提供一些优化建议,以改善建筑物内部的舒适性。

例如,可以通过改变建筑物的结构参数和通风系统的设置来改善气流分布,提高建筑物内的空气质量。

被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析

被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析

被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
随着人们对舒适性的渴求,被动式住宅的气流组织形式成为了一种备受关注的设计理念。

该文结合数值模拟分析,对被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响进行了深
入探究。

首先,介绍了被动式住宅的定义,强调了其以最小程度地依靠机械设备为特点的设计
理念。

然后,在详细分析了被动式住宅的气流组织形式后,将其分成了四类:中央空间型、挑空层型、过渡空间型和厢式型,分别对其气流组织进行了详细描述。

其中,中央空间型
和挑空层型在实现建筑物内部热对流的同时还能降低层间温度差,过渡空间型则通过廊道
的设置增加了透风面积,而厢式型则是通过墙壁隔离不同区域的气流。

然后,重点介绍了数值模拟的方法和模拟结果。

该研究采用了CFD模拟软件对不同类
型的被动式住宅的气流组织进行了模拟,得出了与工作环境相关的室内温度和空气流动质量。

模拟结果表明,中央空间型和挑空层型能够提高室内空气流动质量和温度分布的均匀性,改善室内热舒适性效果最好。

过渡空间型和厢式型的改善效果相对较差。

最后,提出了对被动式住宅气流组织形式进行优化的建议。

建筑师应该结合实际情况
和深刻理解被动式住宅气流组织形式的特点,选择适合的气流组织形式,并在设计中充分
考虑热舒适性以及其他相关的因素,以提高被动式住宅的热舒适性。

综上所述,该研究为被动式住宅气流组织形式的探究和研究提供了有效的方法和思路,为其他相关领域的研究提供了借鉴和参考。

室内空气净化器气流组织的数值模拟研究

室内空气净化器气流组织的数值模拟研究

室内空气净化器气流组织的数值模拟研究李喜玉刘伟龙(珠海格力电器股份有限公司家电技术研究院广东珠海 519070)摘要:用AIRPAK软件模拟室内流场分布,并以速度不均匀系数为判据来分析各种情况下的流场;建立室内速度不均匀系数与洁净空气量的关系。

关键词:AIRPAK、速度不均匀系数、洁净空气量Numerical Simulation and Research of Airflow Distribution for the Room with the AirPurifierLI Xi-yu,LIU Wei-long(Household Electric Institute of Gree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai,519070,Guangdong,China)Abstract: An air purifier room was numerical simulated using AIRPAK, and in the same room analyses various kinds of valley distribution with the criterion which is established by asymmetric coefficient of velocity .The purpose is to establish an context between Asymmetric coefficient of velocity and CADR . Keywords: AIRPAK、Asymmetric coefficient of velocity 、CADR0引言空气净化器的目的是为了更好的净化空气中的有害物质,洁净空气量、净化效果和室内的流场分布有很大的关系。

设计一款同种类型的空气净化器时,需要根据房间的面积(A)确定空气净化器的送风量,而目前送审的联合企业标准中已经有根据房间面积确定洁净空气量(CADR)的标准:A=0.1* CADR,需要洁净空气量与送风量之间的关系,这样就可以由房间面积来设计合适风量的空气净化器,因CADR值是一个和室内气流组织分布有直接关系的参数,室内气流组织的分布目前还缺乏一种定量合理的评价体系,本文以速度不均匀系数评价室内气流组织,所以,本文旨在建立洁净空气量和速度不均匀系数的关系曲线,根据该曲线可以得到相应的CADR值所需要的K值,然后我们根据房间大小建立模型,给定一系列的风量数值,用AIRPAK仿真得到该K值下所需要的风量数值,即是所需的空气净化器风量值[1-2]。

基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化

基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化

100暖通空调HV&AC2020年第50卷第8期技术交流基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化珠海格力电器股份有限公司何博承李建建摘要空调房间内的气流组织是影响舒适性的重要因素。

采用SIAR-CCM+软件对冬季制热工况下某空调房间内的气流组织和热环境进行了数值模拟,对人体模型附近的速度场、温度场进行了分析,并对PMV进行了理论计算。

结果表明:当导风板角度位于制热默认角度53°时,人体PMV整体偏高,舒适性较差;将默认导风板角度优化调整为28°后,舒适性明显提升。

关键词空调房间舒适性预计平均热感觉指数导风板角度数值模拟Indoor comfort simulation analysis and optimization ofair-conditioned rooms based on PMVBy He Bo*ond Li Jionj tonAbstract Air distribution in air-conditioned rooms is an important factor affecting comfort.Simulates numerically the air distribution and thermal environment in an air-conditioned room underheating conditions in winter with STAR-CCM+software,analyses the velocity field and temperature fieldaround the mannequin,and calculates the PMV with theoretical method.The results show that,when thewind deflector angle is at the default heating angle of53degrees,the overall PMV of human body is high,and the comfort is poor,when the default wind deflector angle is optimized to28degrees,the comfort issignificantly improved.Keywords air-conditioned room,comfort,predicted mean vote(PMV),wind deflector angle, numerical simulation★Gree Electric Appliances Inc.of Zhuhai,Zhuhai,Guangdong Province,Chinao引言随着家用空调器的日益普及,人们对于空调器的节能、舒适性等指标的关注度逐渐升高。

智能建筑中变风量空调系统室内气流组织的数值模拟和实验研究的开题报告

智能建筑中变风量空调系统室内气流组织的数值模拟和实验研究的开题报告

智能建筑中变风量空调系统室内气流组织的数值模拟和实验研究的开题报告一、研究背景近年来,随着建筑业的迅速发展和人们对舒适度的要求越来越高,智能建筑系统得到了广泛应用。

其中,变风量空调系统是智能建筑中的一种重要设备,能够根据不同室内环境条件自动控制风量,实现室内空气温度的稳定、舒适和节能。

然而,变风量空调系统在使用过程中仍存在一些问题,其中室内气流组织是一个重要的研究方向。

室内气流组织直接影响到室内环境的舒适度和空气质量,因此,对室内气流组织进行数值模拟和实验研究,对优化空调系统的设计和运行具有重要意义。

二、研究目的和内容本研究的目的是通过数值模拟和实验研究,探究变风量空调系统中室内气流组织的特点和影响因素,为优化空调系统的设计和运行提供理论与实践依据。

具体研究内容包括:1. 变风量空调系统的工作原理和控制方法。

2. 基于CFD软件对室内气流组织进行数值模拟,并分析不同风速、温度和湿度等因素对室内气流组织的影响。

3. 建立实验模型,采用烟雾实验等方法对室内气流组织进行实验研究,验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

4. 分析室内气流组织对室内环境舒适度和空气质量的影响,探讨优化空调系统的方法和方案。

三、研究意义1. 对变风量空调系统室内气流组织的研究,有助于提高空调系统的运行效率和能源利用率。

2. 通过优化空调系统的设计和运行,可以提高室内环境的舒适度和空气质量,对人们的健康和生活质量具有积极的影响。

3. 该研究为空调系统的改进和创新提供理论和实践基础,对智能建筑系统的优化具有重要意义。

四、研究方法和步骤本研究采用定量和定性相结合的方法,具体步骤如下:1. 文献综述:对变风量空调系统和室内气流组织的相关文献进行综述和研究,了解已有研究的方法、成果和不足。

2. CFD模拟:在建立数值模型的基础上,采用CFD软件对室内气流组织进行数值模拟,并分析不同影响因素对室内气流组织的影响。

3. 实验设计:根据数值模拟结果,设计室内气流组织的实验模型,采用烟雾实验等方法进行实验研究,验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》

《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》

《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》一、引言随着科技的不断进步,空调系统已成为现代建筑中不可或缺的设施之一。

全空气空调系统以其高效、灵活的特点,广泛应用于各类建筑中。

然而,为了确保室内环境的舒适性,对全空气空调系统进行热湿环境的数值模拟和热舒适性研究显得尤为重要。

本文将探讨全空气空调系统室内热湿环境的数值模拟方法,并分析其对热舒适性的影响。

二、全空气空调系统概述全空气空调系统是一种以空气为介质进行温度调节的空调系统。

它通过新风系统和回风系统的配合,实现室内外空气的交换和温度调节。

全空气空调系统具有灵活性强、处理能力强、能满足多种环境需求等优点,广泛应用于各类建筑中。

三、室内热湿环境数值模拟为了研究全空气空调系统对室内热湿环境的影响,本文采用数值模拟的方法。

首先,建立室内外环境的物理模型,包括建筑结构、空调系统布局等。

然后,利用计算流体动力学(CFD)技术对室内热湿环境进行模拟。

通过设定不同的参数(如温度、湿度、风速等),观察室内热湿环境的分布和变化情况。

四、模拟结果分析根据数值模拟结果,我们可以得出以下结论:1. 温度分布:全空气空调系统能够有效地调节室内温度,使温度分布更加均匀。

然而,在局部区域(如角落、遮挡处)仍可能出现温度偏高或偏低的情况。

2. 湿度分布:全空气空调系统对湿度的调节作用显著。

在湿度较高的环境中,通过合理的空调设置,可以有效地降低室内湿度,提高居住舒适度。

3. 风速分布:风速对热舒适性具有重要影响。

适当的风速可以改善室内通风状况,提高居住者的舒适度。

然而,过高的风速可能导致人体感到不适,因此需合理控制风速。

4. 热舒适性:综合考虑温度、湿度和风速等多个因素,全空气空调系统能够显著提高室内热舒适性。

然而,不同人群对热舒适性的需求存在差异,因此需根据实际情况进行个性化调节。

五、个性化调节与优化策略针对不同人群对热舒适性的需求,全空气空调系统应采用个性化调节与优化策略。

空调房间气流组织数值模拟和优化-白杰

空调房间气流组织数值模拟和优化-白杰

图3.异侧上送下回
图4.异侧下送上回
网格的划分:
• 我所建立的模型是规 则的长方体模型,因 此取整个空调房间为 计算区域,在笛卡尔 直角坐标系下使用 0.08m×0.08m×0.08 m的网格,网格数总 计147700个,模型如 下图,数值模拟采用 Fluent软件进行数值 计算。
图5.网格划分的模型图
结论:
• 同侧上送下回是送风口以贴附射流形式进行送风,射流有足够的 射程能够送到对面墙上,工作区处在回流区,气流在整个房间截 面内形成一个大的回旋气流,房间内的有害气体可以随着气流的 挤压流动由回风口排出。由于送风射流在到达工作区之前,已与 房间空气进行了比较充分的混合,速度场和温度场都趋与均匀和 稳定。 • 实际上,对于办公室等类似的空调房间,以上的四种气流组织都 比较适合的。但是同侧上送下回和异侧上送上回的气流组织形式 更优。
摘要
本文以计算流体力学和数值传热学为理论基础,对空调房间的气流 组织形式和室内空气三维湍流流动的数值模拟方法进行分析,使用 Gambit建立夏季空调房间常见的四种气流组织模型,采用FLUENT 软件以直观的方式显示了四种气流组织方案的气流流型,分析讨论 其气流分布规律、特点,并将数值计算结果进行处理,并将各种不 同送气流组织形式下的温度场和速度场进行对比,总结各种气流组 织形式的优缺点。
( u ) ( v) ( w) 0 x y z
(2)动量守恒方程(N-S方程)
( u ) u u u +div( uU) ( ) + ( ) + ( ) Su t x x y y z z x
( v) v v v +div( vU) ( ) + ( ) + ( ) Sv t x x y y z z y
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室内气流组织数值模拟与舒适度分析
摘要:分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结
果进行了实验验证。

根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。

结果表明,分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。

关键词:室内;气流组织;速度场;温度场;数值模拟;热舒适
引言
传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的,通过反复迭代检查温度和
速度。

最后,找到合理的回风方案和参数。

空调房间内的供气射流大多是多个非
等温湍流射流,一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律,射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。

介绍。

这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些
情况下甚至有很大的误差。

若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。

空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。

主要研究方法是将气
流的数值分析与模型相结合。

由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、
边界条件和初始条件,所以可以完全反映房间内的气流分布,从而确定气流的最
佳方案。

1室内空气流动的有限元数值模拟
机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动,直接模拟尚不现实。


解决实际问题时,需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。

笔者作了以下假设:
1)室内空气为低速不可压缩气体,且符合 Boussinesq 假设;
2)室内空气流动为准稳态湍流流动;
3)忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。

2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟
2.1研宄对象
本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m(长X宽X高)的长
方体建筑模型(如图1所示),风口设在外墙侧。

人员和设备由于不断放出热量,对室内气流分布特性有重要影响,将其视作内热源处理。

内热源模型为0.4 mX
1.2 mX 1.3 m(长X宽X高)的长方体。

在内热源模型内部不求解控制方程,把它的内表面视作速度为0的壁面。

考虑模型的对称性,取一个空调送风单元(3 mX 4.2 mX 5.0 m)进行模拟计算分析。

本文主要讨论0.1 m和1.1m高度的情况,这
两个平面之间的区域可以代表工作区。

2.2边界条件的处理
室内温度设定为(26±2)°C,内墙的温度设定为26°C,外墙为26.5屋顶为26°C。

人体和设备的发热功率之和为600 W。

本文应用有限元的非统一网格,在
人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密,在壁面附近采用壁面函
数法。

非线性方程组由FIDAP(流体力学有限元软件包)的求解器通过迭代求解。

2.3常用送回风方式下室内气流组织模拟及气流分布特性评价
本文用FIDAP软件对五种送回风方式进行了数值模拟,用FIPOST绘出速度矢
量图和温度等值线图,并经过对FDOUT文件中的数据进行处理得到工作区内的每个研宄点的速度和温度。

2.3.1送回风方式室内气流分布特性评价
五种送回风方式室内气流分布特性评价对舒适性空调来说,评价标准不外乎
舒适性和经济性两个方面,前者是对气流在工作区形成的温度场、速度场能否满
足人员的卫生和舒适要求的评价,后者则考虑为消除工作区的余热,送风的耗冷
量是否最低。

对气流组织性能有多种评价指标,如温度不均匀系数kt,速度不均
匀系数"符合给定条件测点比例数F,以及能量利用系数n等。

以上五种送风方式
工作区内气流的特点及分布特性参数见表1。

气流组织性能的评价见表2。

2.3.2模拟结果的验证
利用已有条件,将模型间建在实验室的顶层中部房间,有一面外墙,模型尺
寸与模拟模型一S致测试人员与仪器处于模拟时内热源位置。

对S送风参数和模
拟工况进行了控制,并对上部送风方式的仿真结果进行了验证。

3影响室内环境热舒适性的因素及评价指标标
3.1影响室内热舒适性的因素
影响室内热舒适的因素主要有6个,即与环境有关的4个因素:空气温度、
空气速度、相对湿度及平均辐射温度;与人有关的2个因素:人体代谢率(活动量)及服装热阻181。

3.2热舒适评价指标
以下是几种常用的评价方法及指标171:1)温度指标;2)有效温度ET;3)Fanger舒适方程;4)PMV PPD指标;5)有效风感温度EDT(effective draft temperature)与 AD PI 指标131。

对于室内的舒适性空调来说,辐射影响有限;相对湿度在较大范围内
(30%~70%)变化,对人体热舒适影响不明显。

可主要考虑空气温度与风速的综
合作用。

国外用EDT来反映受风感下的舒适指标,用ADPI(EDT值在-1.7~+1.1^
范围内的测点数所占的百分数)来反映空间的舒适度,ADPI指数将空气温度和气
流速度与人体舒适度的三个方面联系起来。

如果ADPI=100%意味着整个房间是舒
适的,ADPI可以达到80%,这可以被认为是令人满意的。

但在大空间中不易达到。

3.3五种送风方式的ADPI评价指标计算结果分析
3.3.1 ADPI评价指标计算结果(见表3)
3.3.2结果分析
从表4可以看出,上送风方式中分层空调的ADPI值最大,即热舒适性最好,在负荷减小时,ADPI值增大;散流器顶送下回的ADPI值低于分层空调,在负荷
减小时,ADPI值也増大,在负荷变化时,定风量热舒适性好。

喷口侧送侧回
ADPI 值较小,但在负荷变化时,ADPI值减小;百叶侧送侧回在设计负荷时,ADPI 值最小,但变负荷时 ADPI值増大,变风量效果最好。

而下送方式的置换通风在
满足特定条件下(控制风速、风温、垂直温差),始终有好的热舒适性。

结语
从流场情况看,上送风的几种形式中,百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流
器顶送下回、分层空调有相似的气流流动规律,但分层空调较为节能;喷口送风
工作区平均温度、速度均较低,垂直温差、不均匀系数均较小,能量利用系数较大;散流器顶送下回方式气流在整个空间的分布较均匀,可较好地减少内热源对
周围环境的热影响(z=1.1 m平面上最高温度值比其他方式小),但其平均速度
较大,在风口下部的人有吹风感;百叶侧送侧回是最差的一种方式,其垂直温差最大,平均温度最高,不均匀系数较大,能量利用系数较低。

置换通风的造价相对较低,工作区内的温度场和速度场也较均匀,能量利用系数较高,有较好的节能效果。

从舒适性角度看,设计负荷时置换通风方式舒适性最好,其次为上送风方式的分层空调、散流器顶送、喷口侧送、百叶侧送。

总之,从舒适、节能的要求看,上送风方式的分层空调、下送风方式的置换通风在室内空调中是较好的送风方式。

参考文献
[1]么淑倩,韩建芳,王衡. 大空间建筑模型上送风空调数值模拟[J].山西建筑.2005(13)
[2]白天龙,董淑量.大跨度、大空间建筑火灾扑救难点及要则分析[J].消防技术与产品信息.2016(12)
[3]白鹏.城市大空间建筑的空间构建方法与生态化设计策略研究[J].山东工业技术.2017(03)。

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