太阳辐射条件下双层皮玻璃幕墙性能动态分析

论文摘要

玻璃幕墙的应用在视觉和美学上给人们留下了很深刻的印象,然而,传统的玻璃幕墙的冬季保温和夏季隔热性能都很差,大大增加了建筑的供热和空调能耗。相比之下,双层皮玻璃幕墙不仅建筑外观受人青睐,而且在提高热工性能方面也有较大潜力。双层皮玻璃幕墙冬天具有很好的保温性能,夏天如设置合理的进出风口及空气夹层的尺寸,同样会得到较好的通风效果,以减少家用空调负荷。本文重点研究西安夏季时双层皮玻璃幕墙进出风口及空气夹层对通风效果的影响。太阳辐射量的计算与很多因素有关,例如:太阳高度角、太阳方位角等,同时还是随时间变化而不断变化的。因此在双层皮玻璃幕墙仿真模拟中,动态地载入太阳辐射条件是符合实际情况的。本文借助于CFD数值计算原理,应用Fluent软件对西安地区夏季某一天双层皮玻璃幕墙的房间进行了热环境数值模拟:分析了室外温度和太阳辐射强度以24小时为周期波动的情况下,双层皮玻璃幕墙进出风口的面积、空气夹层的宽度两个重要因素对房间通风效果的影响。通过计算分析得知,在相同的室外温度和太阳辐射强度条件下:在夏季,幕墙的进出风口面积越大,自然通风效果越好;空气夹层的宽度也会影响空气的流动,宽度越宽,自然通风也呈现越明显的效果。在研究方法上,本文重点解决了在室外温度波动条件下,同时考虑逐时的太阳辐射,双层皮玻璃幕墙通风效果的模拟计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本课题的任务
• 第二章 双层皮玻璃幕墙简介
• 2.1 双层皮玻璃幕墙的简介
• 2.2 双层皮玻璃幕墙的发展
• 2.3 双层皮玻璃幕墙的工作原理
• 第三章 物理模型的建立
• 3.1 研究对象的几何模型
• 3.2 室外计算温度的确定
• 3.3 太阳辐射强度的设定
• 3.3.1 典型气象年太阳辐射强度气象参数
• 3.3.2 Fluent 软件太阳辐射强度理论计算
• 3.4 物性参数的设定
• 3.5 边界条件的设定
• 第四章 数值计算方法的确定
• 4.1 CFD 软件FLUENT 简介
• 4.2 CFD 软件FLUENT 的求解流程
• 4.3 流体数值解法的选择
• 4.4 压力修正法
• 4.5 BOUSSINESQ 假设
• 4.6 湍流模型的选择
• 4.7 壁面函数的选择
• 4.8 辐射模型的选择
• 4.9 太阳辐射负荷模型的选择
• 第五章 计算结果及分析
• 5.1 稳态工况模拟
• 5.1.1 稳态工况模拟基本步骤及设置
• 5.1.2 稳态计算对象的几何尺寸
• 5.1.3 稳态计算结果
• 5.1.4 计算结果分析
• 5.2 稳态工况太阳辐射对幕墙性能的影响
• 5.3 非稳态工况模拟
• 5.3.1 非稳态工况模拟基本步骤及设置
• 5.3.2 非稳态工况模拟分类
• 5.3.3 非稳态工况模拟的计算结果
• 5.4 非稳态工况计算结果分析
• 5.4.1 进出风口尺寸不同对空气夹层通风性能、流场温度及室内温度的影响
• 5.4.2 空气夹层宽度不同对空气夹层通风性能、流场温度及室内温度的影响
• 总结及展望
• 1. 总结
• 2. 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢