某双层玻璃幕墙建筑自然通风的数值模拟研究

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圆弧形双层幕墙风荷载数值模拟研究的开题报告

圆弧形双层幕墙风荷载数值模拟研究的开题报告

圆弧形双层幕墙风荷载数值模拟研究的开题报告一、研究背景及意义随着我国经济的快速发展,建筑业也迅猛发展,复杂的建筑结构和设计越来越多,建筑幕墙作为一种重要的建筑结构形式,不仅具有保温、隔热等功能,更能够美化建筑外观,彰显建筑风格。

然而,建筑幕墙在风力荷载方面具有较高的要求,尤其是弧形幕墙,由于其设计复杂、制作加工困难,制作过程中难以保证幕墙结构的均匀性和稳定性,因此在风力荷载作用下较为容易出现问题,给幕墙的安全性和可靠性带来潜在威胁。

因此,进行圆弧形双层幕墙风荷载数值模拟研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究内容和目标本研究将选择一种典型的圆弧形双层幕墙结构进行分析和研究,利用有限元分析软件,通过建立数值模型,模拟其在强风荷载作用下的受力情况,分析其结构稳定性,以及设计合理性和优化改进措施。

同时,还将对传统的幕墙设计规范和标准进行分析和评估,以此为基础制定出更为合理和适用的规范和标准,为圆弧形双层幕墙结构的设计和制作提供依据。

三、研究方法本研究将采用有限元分析方法,通过建立数值模型,对圆弧形双层幕墙结构进行弯曲屈服分析和强度分析,考虑风荷载、结构自重以及楼体振动等因素的作用,模拟其在复杂工况下的受力情况,同时,将对模拟结果进行分析和评估,并结合传统的幕墙设计规范和标准,提出合理的改进措施和建议。

四、研究预期成果通过该研究,预期实现以下成果:1.建立圆弧形双层幕墙的有限元数值模型,模拟其在强风荷载作用下的受力情况,分析和评估其结构稳定性、缺陷和存在的问题等;2.评估和分析传统的幕墙设计规范和标准的适用性,提出更为合理和适用的规范和标准,为圆弧形双层幕墙结构的设计和制作提供依据;3.提供圆弧形双层幕墙结构设计的优化改进方案和建议,以提高其结构稳定性和可靠性;4.为圆弧形双层幕墙结构的规范制定、设计与制作提供一定的理论基础和技术支持。

五、研究进度安排本研究的进度安排如下:第一年:1.文献调研与分析,确定研究内容和方法。

综合体建筑双层玻璃幕墙自然通风探析

综合体建筑双层玻璃幕墙自然通风探析

日的寒风 、 夏季 的暴 雨而 却步 , 中庭给 人们 创造 了一个 有 着绿 而
没有夏季酷暑和冬季严寒 的空 间, 人们 可 以随意交往 、 娱 13m高度处 获得最 大风速 , . 即人体 活动 范围 以内的空气 流动较 茵流水 、 休 要创 造真正宜人和舒适 的中庭 空 间 , 是建筑 则 好, 但室 内 0 9m以下区域 , . 自然通风效 果较差 ; 随着 窗 台高度 降 乐 、 闲……但是 , 低, 自然通风所影 响室 内区域面积增 大 , 内风 速减缓 , 度值较 师和其他技术 人员应 该充 分考 虑 的问题 。中庭空 间 的物 理 环境 室 速 是该类建筑成 功与否的基础。 为均衡 。在综合体建 筑设 计 中, 大窗 口水 平或 竖 向距 离 , 加 可增 和审美环境 ,
除在 出风 口那边两个墙角会起 到局部紊 流外 , 对室 内其他地 点影
响很, 。 J 、
围绕开 敞内院组织 空间的综 合体 内部 组织 开敞院落 , 进行 景
观和绿化布置 , 一方面使 得人们 “ 在庭 院里 活动 ” 创造 宜人 的视 ,
另一方面 , 院 中的亭 台水 榭 、 庭 绿化植 物 , 以在 很 大程 可 “ 穿越式通风 ” 指利用开 口把某 室 内空 间与室 外 的正压及 负 觉环境 ; 缓 压 区联 系起 来 。而 当所有 的开 口都 面 向同样 的气 压 区时室 内 的 度上调节活动 空间 附近 的外 部微 气候 , 和室 内外 的气候 过 渡 , 对于 目前倡导 的“ 健康建筑” 节能建筑” “ 来说 , 都是一种有利 的空 气流很 小 , 特别是 当风 与进 风窗 垂直 时 , 内的平 均气 流速度 相 室 速度及 最大流速均超过前者两倍 以上 。 当低 。当有 穿越通风 时 , 管 开 口的总 面积 未增 大 , 尽 而平 均气 流 间布置形式 。 以中庭为核心 空间的综 合体 。以往人 们 向往 大 自然 , 为冬 却 由室内 自然通风模拟可看 出窗台高度为 09m时, . 在室内 1 m~

双层玻璃幕墙运行模式的模拟与实验研究

双层玻璃幕墙运行模式的模拟与实验研究

双层玻璃幕墙运行模式的模拟与实验研究王志勇; 王俊; 卜晖【期刊名称】《《建筑热能通风空调》》【年(卷),期】2019(038)010【总页数】5页(P19-22,52)【关键词】双层玻璃幕墙; EnergyPlus; 自然通风; 数值模拟; 实验验证【作者】王志勇; 王俊; 卜晖【作者单位】湖南工业大学土木工程学院【正文语种】中文0 引言双层玻璃幕墙DSF(Double Skin Façade),又称为双层通风幕墙、热通道幕墙等。

该幕墙由内外两层玻璃组成,中间留有一定宽度的热通道,可借助风压,热压或风机实现建筑的自然通风或机械通风[1]。

DSF的类型具体有外进外出,内进内入,外进内入,内进外出和封闭式5种形式。

Deuk-Woo Kim[2]等对DSF实验房进行实测和模拟研究,发现采用Energy Plus校准后的模型能够准确地预测幕墙空腔温度和DSF壁面温度。

王衍金[3]等对长沙某DSF实验房夏季外循环模式和冬季封闭模式下的模拟结果进行了验证,但并未对过渡季节的模拟结果进行验证。

本文以株洲某DSF实验房作为物理模型,采用能耗模拟软件Energy Plus 8.4对其在未遮阳情况下自然通风不同运行模式的温度和气流速度进行模拟,同时对DSF热通道中的温度和气流速度进行实验测试和对比分析。

1 数值模拟1.1 几何模型Energy Plus是一个免费、开源、跨平台的建筑全能耗分析软件,目前最新版本为Energy Plus8.7.0[4]。

为便于指导建筑方案前期设计和工程实践,合理地选择DSF在夏热冬冷地区自然通风的运行策略,现基于Energy Plus8.4建立DSF建筑模型。

根据DSF实验房的实际尺寸建立1:1三维几何模型,模型尺寸为3400 mm×2000 mm×2800 mm(长×宽×高),房间的南侧墙体为双层玻璃幕墙(如图1所示)。

DSF热通道间距为400 mm,内外通风口尺寸为1700 mm×200 mm(宽×高),玻璃尺寸为1700 mm×2000 mm(宽×高),外窗为clear 8 mm的单层浮法玻璃,内窗为clear 6 mm+Air12 mm+clear 6 mm的双层中空low-e玻璃。

玻璃幕墙结构力学性能试验分析与数值模拟

玻璃幕墙结构力学性能试验分析与数值模拟
e p rme tlrs lswi h s y te n meia i lto x ei n a e ut t to e b h u rc lsmuain.i wa oe h tt ema i i oma e e to f h t sn td t a h xmu n n r ld f cin o l
tevrcl ulnote ls utnwlb e Em dl utar s t t xeiet sl n e h e i lo fh a ri a yt oeqi e h h epr n leus dt y ta m i g s c a l h F ege e m a r ta h
a e al t i h p ct ain f h t d r r e a u h x ei na e ut o e d f c o sn a e r l wi n t e s e i c t s o e s n a d c i r .B tte e p r h l o t a ti me tlrs l ft e e t n e rt s h l i h lw re d o e v r e lm l o a e o v o s n n ie r rlt n h p w t h rsu e n r u t i e e t o e n ft e t a u l n h v b iu o l a eai s i i te p e s rs a d ae q i df r n h i i n o h e
维普资讯
第 2 卷 第 6 1 期
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山 东 建 筑 大 学 学 报
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基于CFD模拟的双层玻璃幕墙通风性能研究

基于CFD模拟的双层玻璃幕墙通风性能研究

r D S F f o d f i f e r e n t g e o m e t r i e s . K e y g e o et m r i c f a c t o r s a f f e c t i n g DS F v e n t i l t a i o n re a a n l a y z e d q u a n t i t ti a v e l y . G e n e r l a c o n d i t i o n f o v e n t i l ti a o n o p e n i n g a n d c a v i t y s i z e a r e e x p o u n d e d . T h e v li a d ti a o n s f o t h e r e s u l t s re a
摘要: 双层玻璃幕墙作为新型的建筑外围护结构, 对于建筑 内部的采光、 通风 、 隔热起 着非常重要的 作用。衡量双层玻璃幕墙通风性 能最重要 的两个指标是 内部 空气流动速度及热传导 ,利用 C F D软件模拟得 出与实际数据 最吻合 的电脑模型 , 利用这个标准电脑模型的参数 , 模拟得 出 不同几何尺寸的双层玻璃幕墙 的这两项指标的图像及数据 进一步定量研 究影响双层玻璃通 风性能的关键几何 因素, 通过比较得 出双层玻璃幕墙通风 口及空腔 大小对其通风性能的影响 的一般规 律 , 并 以此 来指 导 商业生 产。 关键词: 双层玻璃幕墙; 通风性能; C F D软件模拟; 通风 口; 空腔
_ 厂 0 r m e a s u r i n g v e n t i l ti a o n p e r f o r ma n c e o f D S F . P ra a m e t e r s o f m o d e l d e r i v e d f r o m C o m p u t ti a o n l a F l u i d D y —

双层通风玻璃幕墙热工性能模拟分析

双层通风玻璃幕墙热工性能模拟分析

双层通风玻璃幕墙热工性能模拟分析摘要:本文通过建立标准分析模型,对双层通风玻璃幕墙的热工性能进行研究分析,重点阐述了不同工况及设计参数下对幕墙热能性能的影响变化,从而找出双层通风玻璃幕墙热工性能的影响规律,以期为有关方面提供参考借鉴。

关键词:通风玻璃;幕墙;热工性能;模拟双层通风玻璃幕墙作为一种新型环保节能玻璃幕墙,由内、外两层幕墙组成,中间形成热通道,通过控制空气的流动可进行热量交换,达到冬季保温、夏季隔热的效果。

由于其热工性能影响因素较多,为获取影响其热工性能的规律因素,现采用不同设计参数的双层幕墙及在不同工况条件下进行模拟实验,以分析其变化对热工性能的影响,从而帮助实际工程的设计提供数据支持。

1 建立标准分析模型本文建立了典型内循环双层幕墙模型,采用Gambit软件对模型进行网格划分,应用Fluent定义其边界条件并进行热工性能分析。

内循环双层幕墙示意图及相关尺寸见图1,图中H、B和D分别表示热通道的高度、宽度、厚度,din表示进风口高度,dout表示方形出风口边长。

H取固定值3000mm,D取固定值200mm。

参考《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》,采用冬季标准计算条件计算传热系数。

外层玻璃为6+12+6mm厚的中空玻璃,内层玻璃为6mm厚单片玻璃。

本文所研究的各影响参数及其取值见表1。

2.1 不同进风口高度时热工性能随出风口风速变化结果空气间层高度为3000mm,宽度为1000mm,厚度为200mm,进风口高度分别为10mm、25mm、50mm、100mm时,外玻1(WB1)外表面、外玻2(WB2)内表面、内玻(NB)内表面、出风口(OUTLET)的平均温度以及U值随出风口风速变化结果见图2。

此时各模型玻璃表面辐射率均为0.84。

由图2可知:(1)外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面、出风口的加权平均温度均随出风口风速的增大而提高;(2)各模型U值随出风口风速的增大而降低;(3)关闭出风口无机械通风时,各热工性能数据结果基本相同;(4)当出风口风速由0变化到0.1m/s时,各模型外玻1外表面、外玻2内表面、内玻内表面平均温度均有显著提高,U值明显减小,特别是进风口高度为100mm对应模型的温度和U值变化幅度最大;进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的外玻1外表面平均温度分别提高了0.14℃、0.36℃、0.64℃、1.1℃;进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的外玻2内表面平均温度分别提高了0.55℃、1.39℃、2.45℃、4.19℃;进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的内玻内表面平均温度分别提高了0.39℃、0.94℃、1.6℃、2.61℃;进风口高度为10mm、25mm、50mm和100mm对应模型的U值分别减小了0.07W/(m2•K)、0.19W/(m2•K)、0.33W/(m2•K)、0.53W/(m2•K);(5)外玻1外表面、外玻2内表面的加权平均温度随出风口风速的增大具有相近的变化规律:进风口高度为10mm时,其温度整体提高速度最快,之后依次是进风口高度为25mm、50mm、100mm对应模型温度;当进风口高度为10mm和25mm时,其温度变化速度较为均匀;当进风口高度为50mm和100mm时出风口风速从0到0.1m/s时,其温度变化幅度较大,之后温度提高速度较为均匀;(6)出风口风速为0-0.1m/s时,各对应模型的内玻内表面加权平均温度均显著提高;出风口风速大于2m/s时,进风口高度为25mm和50mm对应模型的温度基本相等;(7)进风口高度为10mm时,在相同出风口风速条件下其出风口加权平均温度均为最低;出风口风速为0-2m/s时,出风口温度随进风口高度的增大而逐步提高;出风口风速大于2m/s时,进风口高度为25mm、50mm和100mm对应模型的温度较为接近,且均大于进风口高度为10mm模型对应温度;(8)随着出风口风速的增大,进风口高度为10mm对应模型的U值下降速度最快;当进风口风速为0-0.1m/s时,随着进风口高度的增加,U值逐渐减小,且进风口高度100mm对应模型的U值减小幅度最大;出风口风速小于2m/s,进风口高度为100mm对应模型的U值最小;出风口风速为2m/s时,不同进风口高度对应模型的U值较为接近;出风口风速大于2m/s,进风口高度为10mm对应模型的U值最小,进风口高度为25mm和50mm对应模型的U值基本相等,进风口高度为100mm对应模型的U值随出风口风速的增大而降低但降速减小。

建筑幕墙通风数值模拟

建筑幕墙通风数值模拟

建筑幕墙通风数值模拟摘要本论文主要对某工程幕墙外置格栅的开启门通风进行CFD模拟计算,采用国际先进的流体力学计算方法与理论方法进行分析比较。

关键词数值模拟、流体动力学、幕墙通风1基本方程建筑幕墙通风普遍采用理论公式计算分析,常规计算方法能够比较正确地分析标准规则的幕墙自然通风,但很难计算分析构造复杂的建筑幕墙,这是因为作用于建筑幕墙的风一般呈湍流流动。

流体试验表明,当Reynolds数大于某一临界值时,流动是会出现一系列复杂的变化,最终导致流动特征的本质变化,流动呈无序的混乱状态。

这时,即使是边界条件保持不变,流动也是不稳定的,速度等流动特性都随机变化,这种状态称为湍流(turbulent flow),湍流瞬时控制方程如下:湍流中的脉动现象能够影响幕墙的通风效果,且通风构件布置设计的合适与否也直接决定了幕墙通风设计方案的优劣,因此如构件截面尺寸大小,构件的间距等均需要通过模拟计算分析来加以确定。

2风压计算垂直于气流方向的平面所受到的风压力,其值是动风压与静风压的总和,即Po=Ps+ WP,根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为:WP =0.5×ro×V²,此式为标准风压公式。

根据国家标准《民用建筑热工规范》GB50176-93附表3.2,可计算出幕墙面受到的大气压强为WP总=101328.025Pa.3 CFD计算分析本案例幕墙通风主要依靠铝板开启门的开启与关闭来进行控制。

开启门开启宽度的大小与开启门外侧的铝格栅间距大小均会影响到通风量的大小。

方案中格栅总开口宽度为145mm,高度为2950mm,竖向格栅的水平间距为28.5mm,竖向方向加设三根副框。

初步方案设计假设3种开启状态。

状态1:设置格栅,开启门完全开启;状态2:设置格栅,开启门60°开启;状态3:取消格栅,开启门完全开启。

3.1 CFD计算条件针对以上3种状态进行CFD模拟计算,以状态1(设置格栅,开启门完全开启)为例:取幕墙一个通风单元作为分析对象,横向玻璃左右宽度均取700mm,竖向取2950mm。

外呼吸式双层玻璃幕墙模拟分析

外呼吸式双层玻璃幕墙模拟分析
口。根 据空 气 流动 方 式 的不 同 , 层 幕 墙 又分 为外 双 呼吸式 和 内呼 吸式 两种 。夏 季利 用 内外 层 幕墙 之 间
形 成通 风通 道 的烟 囱效 应 和 自然 通 风 , 带走 通 道 间
的热量 , 降低 内层幕 墙外 表 面温 度 , 达到 降低 房 间温
度 的 目的 , 种 通 风 方 式 即为 外 呼 吸 式 。冬 季 则 关 这 闭通风 口 , 成 温 室效 应 , 高 保 温 效 果 , 形 提 降低 取 暖
AR A I P K软 件进 行 了 模 拟 , 比较 了 自然 通 风 和 机 械
在 自然 通风 工况 下 的温 度与 速度 分 布如 图 2所
示 。 由 图 2可 以看 出 , 自然 通 风时 , 在 室外 气 流从 进
风 口进 入后 , 部 分 受 到外 侧 幕 墙 热 压 作 用 而 沿 外 一
1 计 算 模 型
幕墙 模 型高 4 2 m, 3 6 m, 层 幕 墙 间距 为 . 宽 . 双 0 5 内 外 层 均 采 用 钢 化 玻 璃 。进 风 口距 地 面 . 5m, 0 4 m, . 出风 口距 顶棚 高 度也 为 0 4 m, 、 . 进 出风 口均
温度 /
所以, 这种 自然通 风 方 式很 难 达 到 双层 幕 墙 通 风节
温度为 4 .7℃。主要原 因是风速越大, 能将通 54 越
道 内的热量及 时排 出 , 反 , 相 则容 易使 热量 聚集 , 导
致 通道 中温 度过高 , 节能效果 不 明显 。
能 的效 果 。
2 2 机 械通风 不 同风速 的对 比 .
3 结 论
3 1 本模 型 中的 自然 通 风可 以形 成 一定 的烟 囱效 . 应 , 由于 自然通 风 的流速较 低 , 但 不能 有效地将 热空
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某双层玻璃幕墙建筑自然通风的数值模拟研究
一、引言
在建筑设计中,自然通风是一种重要的设计策略,可以提供舒适的室内环境,并减少对冷暖通风系统的依赖。

双层玻璃幕墙被广泛应用于高层建筑中,其通过形成一个夹层空间来提高隔热性能。

本文旨在通过数值模拟研究,探讨某双层玻璃幕墙建筑的自然通风效果,并分析不同参数对通风效果的影响。

二、研究方法
2.1 模型建立
本研究选择某个具体的双层玻璃幕墙建筑进行研究。

首先,通过建筑信息和材料特性,建立该建筑的数值模型。

模型应包括建筑外形、双层玻璃幕墙结构、室内布局等信息,并考虑到不同材料的热传导特性。

2.2 边界条件设定
为了模拟真实环境下的自然通风情况,需要设置适当的边界条件。

考虑到建筑的实际使用情况,模型中应包括外部空气温度、湿度、风速等参数,并考虑到日照对建筑的影响。

2.3 数值模拟方法
为了模拟建筑内部空气流动情况,可以采用计算流体力学(CFD)方法。

CFD方法基于流体力学原理,可以通过数值计算模拟流体在复杂几何结构中的运动和传热过程。

通过CFD模拟,可以获取建筑内部空气的速度、温度、湿度等信息,并评估自然通风效果。

三、结果分析
3.1 不同天气条件下的通风效果
通过数值模拟,我们可以分析不同天气条件下的通风效果。

可以模拟夏季高温天气和冬季低温天气下的自然通风情况,并分析温度、湿度等参数的变化。

结果显示,在适当的设计条件下,双层玻璃幕墙可以提供良好的通风效果,并有效降低室内温度。

3.2 影响通风效果的参数分析
通过调整不同参数,如幕墙透明度、夹层空气流动方式等,可以评估这些参数对通风效果的影响。

数值模拟结果显示,透明度较高的幕墙能够提供更多的自然光照,但可能会导致室内温度升高。

同时,夹层空气流动方式的改变也会对通风效果产生影响。

3.3 自然通风与节能效果
自然通风不仅可以提供舒适的室内环境,还可以减少对冷暖通风系统的依赖,从而降低能源消耗,提高建筑的节能效果。

数值模拟结果可以评估自然通风对建筑能耗的影响,并比较与传统通风系统之间的节能差异。

四、结论
通过数值模拟研究,我们深入探讨了某双层玻璃幕墙建筑的自然通风效果。

研究结果表明,在适当的设计条件下,双层玻璃幕墙可以提供舒适的室内环境,并具有良好的通风效果。

透明度、夹层空气流动方式等参数对通风效果有一定影响,需要根据具体情况进行优化设计。

此外,自然通风还能有效减少能源消耗,提高建筑的节能效果。

通过本研究,我们对某双层玻璃幕墙建筑的自然通风效果有了更深入的了解,为相关设计和优化提供了理论参考和实践指导。

未来的研究可以进一步探索其他参数对通风效果的影响,提出更优化的设计方案,以实现更好的自然通风效果和节能效果。

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