某综合体项目办公大堂空调气流组织的CFD模拟分析
空调房间室内气流组织模拟(fluent)
模型[1]m s，送风温如图，房间左下角有一个空调，送风和回风方向如图所示。
送风速度为1/度为25℃，壁面温度为30℃。
1．建立模型及网格划分①建立模型及网格划分的步骤在此处暂时省略，以后后机会再补上，这里直接读入网格文件hvac-room.msh。
②读入网格后应检查网格及网格尺寸，通过Mesh下的Check和Scale进行实现，这里不做详细描述。
2．求解模型的设定①启动FLUENT。
启动设置如图，这里着重说说Double Precision（双精度）复选框，对于大多数情况，单精度求解器已能很好的满足精度要求，且计算量小，这里我们选择单精度。
然而对于以下一些特定的问题，使用双精度求解器可能更有利。
[1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战：FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. 北京,人民邮电出版社,2011:312-317a.几何特征包含某些极端的尺度（如非常长且窄的管道），单精度求解器可能不能足够精确地表达各尺度方向的节点信息。
b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体，而某一个区域的压力特别大（因为用户只能设定一个总体的参考压力位置），此时，双精度求解器可能更能体现压差带来的流动。
c.对于某些高导热系数比或高宽纵比的网格，使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或精确度不足不足的问题，此时，使用双精度求解器可能会有所帮助。
②求解器设置。
这里保持默认的求解参数，即基于压力的求解器定常求解。
如图：下面说一说Pressure-based和Density-based的区别：a.Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和CoupledSolver，其实也Pressure-Based Solver的两种处理方法；b.Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。
武汉市体育中心体育馆空调气流CFD模拟分析正文
武汉市体育中心体育馆空调气流CFD模拟分析摘要：为给体育馆的气流组织设计提供依据,评价气流组织设计方案,肯定适合的送风参数以优化体育馆空调系统的设计,成立了体育馆比赛大厅的三维几何模型,用标准k2E湍流模型,按设计工况肯定数值模拟的边界条件,对体育馆空调系统的气流流场进行了CFD(计算流体力学)模拟。
按照模拟结果，提出了适合的气流组织方式。
关键词：体育馆；气流组织；CFD模拟；k2E模型1.序言武汉市体育中心室内体育馆是做为武汉市承办2007年城运会的主会馆，而新建的大型体育设施，要求能知足举行体育赛事、训练、文化及娱乐活动、会展、演出、商务会议、商业等多功能用途，是综合性室内体育馆。
体育馆的比赛厅为椭圆形结构，高度：米，椭圆直径：长轴135米，短轴115米；拥有12126个观众座位，看台层为上、下两层。
对于空调设计的要求，应能知足各项体育赛事的需要，为运动员、观众和工作人员提供舒适的室内空气环境，又要兼顾会后的商业运营。
体育馆比赛大厅是一个典型的高大空间。
高大空间气流流动复杂，在空调工况下，存在温度梯度，又影响着气流流动。
设计合理的送排风形式难度大。
具体到本体育馆比赛大厅，其具有的室内环境特点及功能要求如下：1。
周边的观众区部份：观众区人员密集、人体散热负荷大，对空调系统的要求以舒适性的温湿度控制和维持良好的室内空气品质的两个方面为主；2。
中心的比赛场地。
人员少、但灯光辐射热负荷大，对空调系统的要求要按照场地的利用而不同，能够分为：场合一。
一般比赛，如篮球等，以舒适性的温湿度控制为主，气流速度≯s；场合二。
对风速有严格要求的比赛，如进行乒乓球、羽毛球等小球比赛的情形, 气流速度≯s [1]。
场合三。
文艺演出，场地中心，灯光设备负荷大，以舒适性的温湿度控制为主。
如此的室内环境特点及要求对比赛大厅的气流组织提出了更高的控制要求。
因此在设计阶段就需要充分考虑对高大空间的气流流动控制，对气流组织进行深切的分析，比较各类送风设计方案及控制手腕。
某大型会议室气流组织分析
某大型会议室气流组织分析摘要：某大型会议室长度方向20m，进深方向16m，吊顶后净高6m，采用一次回风全空气空调系统，其中送风方式采用散流器顶送风，回风方式采用单层百叶顶回风。
通过CFD软件对会议室室内的气流组织进行模拟分析，结果表明：会议室中人员主要活动区域的速度集中分布在0.2-0.3m/s附近，温度主要分布在23-26℃附近，满足该房间舒适性空调的室内设计要求。
关键词：空调系统设计，气流组织，室内空气质量0 引言随着人们对室内环境品质要求的不断增高，这就对暖通专业的空调通风等设计提出了更高标准的要求，房间内采用不同的气流组织对应有不同的速度场、温度场[1]，大型会议室的特点就是人员密度大，对室内的空气品质要求较高，因此合理的气流组织不仅可以为人们提供健康、舒适的环境，还可以在一定程度上提高人们的工作效率。
文章分析了某大型会议室的空调系统设计及房间内的气流组织形式。
1 工程概况与空调系统设计该项目位于西南某公共建筑内的大型会议室，建筑长度方向20m，进深方向16m，房间布置的有吊顶，做完吊顶后的净高为6m，空调室外计算干球温度为32.6℃，会议室房间夏季室内设计参数为26℃。
混合式系统是集中式空调系统中最常用的方式之一，即处理的空气一部分来自新鲜的空气，一部分来自室内的回风，常用于公共建筑等较大空间可提供风管设置的场所[2]。
一次回风全空气系统是比较常见的一种空调系统形式，该系统具有以下特点：设备简单，初始投资较小；可以对室内房间进行有效的通风换气；可以保证房间全年的多工况运行；设备的使用寿命较长等[3]。
基于上述分析，该项目空调形式采用一次回风全空气空调系统，送风方式采用散流器顶送风，回风方式采用单层百叶顶回风。
2 气流组织分析CFD数值模拟是以流体力学为理论基础，流体的流动满足质量守恒、动量守恒及能量守恒方程，本文的基本假设包括空气为不可压缩理想气体，并且与外界没有热量交换，通风视为定常流动。
深圳前海自贸区某超高层办公大堂精装修空调气流组织CFD模拟分析梁广林
深圳前海自贸区某超高层办公大堂精装修空调气流组织CFD模拟分析梁广林发布时间：2021-09-22T06:22:35.702Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：梁广林何志山江亚楠[导读] 本文结合深圳工程项目实例，利用CFD对挑空大堂的气流组织进行模拟分析，以验证高大空间采用上送风、下回风的气流组织方式是否满足室内所需要的空调效果。
深圳市镒铭机电工程顾问有限公司深圳 518040摘要：本文结合深圳工程项目实例，利用CFD对挑空大堂的气流组织进行模拟分析，以验证高大空间采用上送风、下回风的气流组织方式是否满足室内所需要的空调效果。
关键词大空间气流组织 CFD模拟 CFD simulation analysis of air-conditioning air distribution in a super high-rise office lobby in Shenzhen Qianhai Free Trade Zone By Liang guanglin，He zhishan，Jiang yanan [Abstract] This article combines the Shenzhen project example，uses CFD to simulate and analyze the airflow organization of the empty lobby to verify whether the airflow organization of the upper air supply and the lower return air in the tall space can meet the indoor air-conditioning effect. [Keywords] high-rise office，air distribution，CFD simulation一.引言空调房间的气流组织是否合理，直接影响到房间的空调效果和空调系统的能耗。
某项目气流组织模拟分析
（ 北京维拓时代建筑设计有 限公 司， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ５）
ＹＡＯ Ｈａ ｉ — ｂ ｉ ｎ ｇ
（ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｖｉ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ Ｓ ｔ ａ ｒ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ＆Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
置， 对室 内的气流 组织模拟分析 ， 得 到最优 的自然通风方案 ，
并对室内的热舒适度及通风效 率进行评价。
பைடு நூலகம்
２ ） 室 内设计 参数 ： 冬季： 办 公室 ２ ０ ＂ Ｃ， 会 客室 ２ ０ ￣ Ｃ， 卧室 ２ ０ ￣ Ｃ， 餐厅 ２ ０ ￣ Ｃ， 厨房 １ ４ ￣ Ｃ， 卫生间 １ ８ ￣ Ｃ； 夏季均为 ２ ６ ＂ Ｃ。
建筑 与结构设计 ｌ
Ａ ￣ ｈ ｉ ｔ ｅ ｅ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ
某项 目气流组织模拟分析
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ａｉ ｒ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ
在夏季 自然通风工况下 ，根据建筑结构形式及周 围环境 的特 点 ，利用通风竖井作为一个通风竖井 ，针对风 口的结构及布
业， ２ ～ ７层为家庭办公。 建筑面积 ２ ２ ３ １ ． ３ ７ ｍ ２ 。 为符合办公功能
需要 ， 设计建筑面宽 ２ ２ ｍ， 进深 ２ ０ ． ８ ５ ｍ， 建筑总高度 ２ ４ ｍ。
基于cfd的空调办公室通风气流特性分析
SCI-TECH INNOVATION & PRODUCTIVITY
038
晕燥援11 Nov. 圆园19袁栽燥贼葬造 晕燥援310
术 Applied Technology 应 用 技
内气密性良好，无漏风影响；五是模拟过程中忽略 人体活动的影响[2-3]。 2.2 网格划分
本文采用 Hexa Cartesian 对计算区域进行网格 划分。在热源 （如人体、电脑、灯）和送风口以及 排风口等温度、速度梯度大的地方采用局部加密 （最短边的网格数均取不小于 5），单元体网格最大 的 X，Y ，Z 尺寸为该空间对应尺寸的 1/20 （均取 为 0.15）。得到该办公室的网格数为 109 718，节点 数为 118 474。网格质量见图 2。
本文选择对象为某大学七层办公楼位于第四层 的空调办公室，研究对象的模型参数为：房间尺寸 为 6.6 m 伊 3.5 m 伊 3.13 m。夏季制冷采用集中空调， 冬季供热采用集中供暖。夏季空调设计室外参数 为：干球温度 35.2 益，室内设计温度 25 益，相对 湿度 60%，送风温度为 19 益，送风速度 2.3 m/s。 对空调室内的物体均简化为等尺寸的长方体块，建 立的ห้องสมุดไป่ตู้理模型见图 1。
图 3 和图 5 是两个典型断面速度分布图，图 4 和图 6 是两个典型断面温度分布图。
速度（m/s） 2.219 46 1.942 10 1.664 74 1.387 38 1.110 02 0.832 66 0.555 30 0.277 95 0.000 59
图 3 z = 1.75 m 平面速度分布矢量图
图 2 风口中心断面网格
2.3 模型求解 必须将数学模型控制方程进行离散变成代数方
程，才能进行求解，本文采用的离散方法是有限体 积法。离散格式：压力采用质量力加权法、动量和 温度采用一阶迎风格式。松弛因子：压力为 0.7、 动量为 0.3、其余采用默认值。收敛准则：流动方 程相对误差为 1伊10-3，能量方程相对误差为 1伊10-6。 3 模拟结果及分析
深圳某超高层办公大堂气流组织CFD模拟
图7显示了断面沿纵向的温度场分布，可以看出，西外墙和东外墙的冷负荷会对室内温度场产生影响，西外墙的影响要大于东外墙，纵向温度沿空调送风口至外墙区域逐渐升高。
6、结论
根据以上模拟分析可知：大堂内温度可满足设计要求，人员活动区域（1.5米标高处）温度维持在22-24℃之间。电梯厅温度较低，维持在20-21℃之间，但该区域在上下班高峰期的人员密度较大，其相应的冷负荷也较高。
该大堂位于建筑首层，两层通高，层高达到12.4m，净高10.2m，共有西面、北面和东面三面外玻璃幕墙，南侧属于内墙，该房间的平面图如图1所示。使用浩辰暖通7.2负荷计算软件计算出该大厅夏季负荷为
300kW，选用两台28000m3/h的组合式空调机组，空气处理机组位于五层避难层，送回风口位于房间顶棚，上送上回的气流组织形式。本此研究实在该设计前提下，验证室内温度场是否满足设计要求，气流组织是
分人员活动区域的温度位于22-24℃之间，满足室内人员热舒适需求。
6 7m处温度场
图6显示了该房间7.0m处的温度场分布，从图中可以看出，该平面的温度分布规律基本上和5.0m处的温度分布一致。
5.2纵向温度分布
为了解该房间温度沿纵向的温度分布情况，本模拟设置了一个纵切面来观察其纵向温度分布，其位置位于大堂入口5m处。模拟结果：
深圳某超高层办公大堂气流组织CFD模拟
摘要：利用计算流体力学专业软件Fluent airpak 3.0对某高大空间的空调方案进行气流组织数值模拟，分析其温度场，验证设计气流组织方案。
关键词：高大空间；空调方案；气流组织；数值模拟。
引言
随着建筑行业飞速发展，出现了越来越多的大空间或不规则空间，由于空间范围大、体型不规则、气流组织复杂、内部热源多样、影响空间舒适性的因素较多，使得传统的设计往往风量大、冷量大、能耗大，且难以验证气流的合理性。随着计算机数值模拟的越来越成熟和普及，可以很好的解决了这一问题，从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期，避免能源浪费或冷热不均。
用CFD方法对冬季空调房间进行气流组织模拟和优化方案
4.1冬季空调房间的温度场和速度场 4.1.1冬季空调房间的温度场
z = 0.1m处温度场
z = 1.1m处温度场
z = 1.6处温度场
z = 2m处温度场
4.1.2冬季空调房间的速度场
z = 0.1m处速度场
z = 1.1m处速度场
z = 1.6m处速度场
z = 2m处速度场
问题
➢ 温度场：温度场也有极大的改善，但改善程度 略次于措施1。
➢ 速度场：比采取措施2前略有改善，但效果不是 很大。
4.4改进后冬季空调房间的温度场和速度场。 4.4.1采取措施3后冬季空调房间不同断面的温度场
z = 0.1m处温度场
z = 1.1m处温度场
z = 1.6m处温度场
z = 2m处温度场
谢谢
❖ 冬季外窗的渗透风对室内温度场影响很大，北向与西向墙及窗的热损失， 也使得温度场在这两个墙壁附近分布不均匀。
Hale Waihona Puke 改进方法➢ 改进方法： ❖ 措施1：采取措施，使北向外窗的
渗透风量减小一半，风口的布置 不变。 ❖ 措施2：风机盘管以及风口布置位 置改变，其中一组风机盘管以及 送风风口移到靠近北外墙布置。 如右图所示，北外窗的渗透风量 不变。 ❖ 措施 3：采取措施使北外窗的渗 透风量减小一半，同时又将送、 回风口移近北外墙（窗）。新风 、送回风的参数不变。
2.3算例选择
本模拟选择本办公楼中最 代表性的房间进行模拟，空 调平面图如右图所示。房间 内安装了两台风机盘管。
3.模型建立 3.1 几何模型
设计对象的物理模型如图所示，房间的尺寸：8.2m×5m×3.3m（长×宽×高），如下图所示。
3.2 数学模型
在本设计中采用k－ε（k为紊流动能，ε为紊流耗散率）模型。它是目前在房间空气流 动中最普遍采用的模型，对暖通空调领域多种流型的计算结果显示，该模型优于其他 模型。
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某综合体项目办公大堂空调气流组织的CFD模拟分析
发表时间：2018-05-28T15:01:08.897Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第35期作者：张晓洁[导读] 高大空间建筑有体积大、空调负荷大、能源消耗量大、对空调质量要求高等特点，其气流组织方式和空调节能问题尤显重要。
摘要：高大空间建筑有体积大、空调负荷大、能源消耗量大、对空调质量要求高等特点，其气流组织方式和空调节能问题尤显重要。
有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，保证实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义。
做好大空间内气流组织的CFD模拟分析，可以从人员舒适性角度考虑风口布置的合理性，满足大空间档次提升需求。
同时可在室内精装设计阶段作为风口布置参考。
关键词：高大空间；气流组织 CFD模拟分析；速度场；温度场
引言：空调的使用越来越普及，人们对居住和工作环境的要求也越来越高，对通风空调技术也提出了更高的要求。
在空调房间内，气流组织是通风和空调系统的重要组成部分，直接影响室内空调效果，是关系着房间工作区的温度、湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感的重要因素。
随着计算机技术的发展，越来越多的项目在设计阶段利用CFD技术对空调房间气流组织进行优化和研究，从而了解由空调通风所形成的室内空气速度场、温度场、湿度场以及有害物浓度场等的分布情况，以制定出最佳的气流组织方案。
本文以南宁某综合体项目办公大堂为例，对设计的空调送回风系统进行CFD模拟分析。
一、CFD技术简介
室内气流组织，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布。
在实际工程中，常用的气流组织形式有：侧送侧回、上送下回、上送上回、下送上回等。
影响空调房间气流组织的主要因素是入口风速、进风口的位置、进回风口的相对位置等。
由于影响因素较多，加上实际工程中具体条件的多样性，因此难于用简单的理论或经验表达式来综合上述诸多因素的影响。
目前，在空间气流分布计算方面较多采用CFD技术进行模拟分析。
CFD是计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）的简称，是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科，它从计算方法出发，利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似解。
CFD兴起于20世纪60年代，随着90年代后计算机的迅猛发展，CFD得到了飞速发展，逐渐与实验流体力学一起成为产品开发中的重要手段。
CFD 技术具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点，可以拓宽实验研究的范围，减少成本昂贵的实验工作量。
在给定的参数下用计算机对现象进行一次数值模拟相当于进行一次数值实验。
常用的CFD软件有：CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、comsol、star-ccm+、flow-3D、AUTODESK CFD。
二、项目概况
本综合体项目位于南宁市凤岭片区东盟商务区核心区内，北侧为民族大道，西侧为青秀路，东南侧临中新路。
该项目为一栋超高层办公楼，总建筑面积约为28.73万平方米，地面以上九十层，地下三层，建筑高度为445米，集商业、办公、酒店为一体的超高层综合楼。
办公大堂位于项目首层，为三层通高，高度为16.75m，其中电梯厅区域为局部两层通高，高度为11.25m，总建筑面积为1473.24㎡。
大堂空调采用全空气系统，选用两台风量为45789m3/h，冷量为136Kw的组合式空调机组，设置在二层空调机房内。
空调送风口为均匀布置，回风口集中设置在电梯厅上空，大堂空调送回风口平面布置如下图所示：
由以上模拟结果可见，电梯厅回风口区域附近风速约为0.6~0.7m/s，温度约为23~25℃。
设计的空调回风区域亦可满足人员活动区域空调舒适性要求。
五、结论
（1）做好大空间内气流组织的CFD模拟分析，可以从人员舒适性角度考虑风口布置的合理性，满足大空间档次提升需求。
有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，保证实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义。
（2）室内精装设计时往往仅考虑吊顶美观性，忽略了风口布置影响人员舒适程度的重要性。
在设计阶段进行室内大空间气流组织模拟，可确定风口布置的范围及形式，作为设计依据供室内设计进行参考。
参考文献
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