节能窗的传热研究

论文摘要

当今世界,能源问题已经成为人们日益关注的热点问题。建筑能耗占社会总能耗的比例较大,使得建筑节能成为当今世界所面临的重大问题。而窗的能耗占建筑总能耗40%~50%,因此窗的节能是建筑节能的重要组成部分,窗的节能研究具有十分重大的意义。本文以节能窗为研究对象对其热工性能进行研究。论文采用实验研究和数值模拟相结合的方式。在实验方面,利用围护结构构件综合性能实验台,对三个不同的节能窗在稳态时的传热特性进行了实验研究。得出三个节能窗的传热系数、节能窗表面的温度分布和通过窗框和玻璃的热流密度。在数值模拟方面,详细的介绍了节能窗窗框和玻璃以及窗整体的传热系数计算方法。其中窗框是利用有限体积法,对节能窗窗框的传热控制方程离散,然后利用Matlab编写程序对窗框的三维传热进行计算。获得窗框的传热系数,热流密度及温度场的分布。并将数值模拟结果与实验研究的结果进行对比分析,证明数值模拟程序的可行性、可靠性。最后,用Matlab语言编制了图形用户界面。它可以实现对不同的节能窗的热工性能进行模拟计算,以得到节能窗的传热系数,温度分布及热流密度等。为节能窗的研究、优化设计提供了数据支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国外应用状况
• 1.2.2 我国的应用状况
• 1.3 课题研究的意义及主要内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题的主要研究内容
• 第2章 节能窗的传热实验研究
• 2.1 实验装置简介
• 2.2 实验原理
• 2.3 测试仪表的选择、标定
• 2.3.1 温度的测定
• 2.3.2 热量的测量
• 2.4 实验台的建立
• 2.4.1 节能窗的选择
• 2.4.2 试件的安装
• 2.4.3 测试方法
• 2.5 实验系统运行
• 2.6 本章小结
• 第3章 节能窗的传热数值模拟
• 3.1 窗传热系数的计算方法
• 3.2 玻璃的传热系数计算
• 3.3 窗框的传热系数计算的方法
• 3.4 窗框的物理模型
• 3.5 窗框的数学模型
• 3.5.1 窗框传热系数计算的控制方程
• 3.5.2 窗框传热系数计算的边界条件
• 3.6 窗框传热系数计算的数学方程的离散
• 3.6.1 空间区域的离散化方法
• 3.6.2 窗框传热系数计算的步长的选择
• 3.6.3 窗框内部不同材料交接面上的当量导热系数
• 3.7 窗框传热系数计算的节点离散方程的建立及解法
• 3.7.1 内部节点离散方程
• 3.7.2 边界节点的离散方程
• 3.7.3 节点离散方程的解法
• 3.8 数值模拟计算软件Matlab
• 3.9 本章小结
• 第4章 节能窗的热工性能分析
• 4.1 模拟结果与实验数据的比较
• 4.1.1 模拟初始条件
• 4.1.2 窗户温度场的比较
• 4.1.3 传热系数的比较
• 4.2 节能窗窗框横截面温度分析
• 4.3 减小窗的传热系数的一些方法
• 4.3.1 通过改善窗本身来减小窗户传热系数
• 4.3.2 通过其他辅助方法减小窗传热系数
• 4.4 本章小节
• 第5章 图形用户界面制作
• 5.1 图形用户界面简介
• 5.1.1 基本概念
• 5.1.2 Matlab图形用户界面的分类
• 5.1.3 Matlab图形用户界面的设计原则
• 5.1.4 Matlab图形用户界面的设计的主要内容
• 5.1.5 一般制作步骤
• 5.2 Matlab语言GUI的形式
• 5.2.1 进入软件
• 5.2.2 主界面
• 5.2.3 各菜单主要功能及特点
• 5.3 软件综合评价
• 5.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢