体育馆下送风气流组织模拟研究及其优化

论文摘要

体育馆观众席下送风是置换通风的一种具体形式,由于置换通风具有人员居留区空气品质好、节能性好及方便灵活等特点,特别适合在体育馆类热源密集的高大空间中采用。因此近些年来,越来越多的体育馆建筑采用观众席下送风这种气流组织形式。本次课题首先利用传统的大空间分层空调负荷计算方法计算比赛大厅空调负荷,根据下送风对人员舒适性影响因素的重要次序,设计比赛大厅下送风气流组织,并确定送风工况,制定模拟方案。论文采用广泛应用于暖通空调气流组织模拟与分析的计算流体力学软件FLUENT,选用κ～ε双方程湍流模型,对圆形直叶片及旋流两种下送风风口的几种工况分别进行模拟实验。分析流场内温度分布和速度分布规律和特点；通过比较分析不同工况的模拟结果,并利用空气分布特性指标(ADPI)分析人员舒适性,得出相对最优的下送风空调方案：圆形直叶片风口送风风速0.3m/s、送风温差5℃；旋流风口送风风速0.6m/s、送风温差5℃为最佳送风参数。从两种送风风口模拟结果的比较分析可以看出,与圆形风口相比,旋流送风口气流速度衰减较快,适宜在下送风空调方式中实现小温差大风量送风,在达到同样空调效果的前提下,可以减少风口个数和减小风口尺寸。同时针对仅采用下送风空调容易出现上层观众席后排温度较高的问题,提出采用下送风加局部冷辐射顶板的空调方式,并对这种空调方式进行了模拟分析,证明下送风加局部冷辐射板空调方式在体育馆比赛大厅气流组织的应用中,达到了很好的空调效果,值得进行进一步研究和推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 大空间气流组织数值模拟现状
• 1.3 下送风发展概况及在国内体育馆中的应用
• 1.3.1 下送风发展概况
• 1.3.2 国内体育馆下送风的应用
• 1.3.3 体育馆下送风存在的主要问题
• 1.4 课题的提出和研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 研究主要内容
• 1.5 课题研究方案
• 1.5.1 研究方法
• 1.5.2 研究技术路线
• 2 体育馆气流组织介绍
• 2.1 体育馆类高大空间建筑特征
• 2.2 体育馆气流组织形式
• 2.2.1 稀疏型气流组织方式
• 2.2.2 置换型气流组织方式
• 2.3 下送风空调简介
• 2.3.1 下送风空调原理
• 2.3.2 下送风空调形式
• 2.3.3 下送风空调的特点
• 2.4 体育馆下送风空调案例
• 2.5 辐射板空调简介
• 3 体育馆负荷及气流组织设计
• 3.1 空调设计计算参数
• 3.2 比赛大厅分层空调负荷及风量计算
• 3.2.1 体育馆比赛大厅概况
• 3.2.2 负荷计算
• 3.2.3 风量计算
• 3.3 下送风气流组织设计计算
• 3.3.1 下送风气流组织效果的影响因素
• 3.3.2 下送风气流组织设计
• 3.4 冷辐射板供冷量的计算
• 3.5 确定工况及模拟方案
• 3.5.1 确定工况
• 3.5.2 确定模拟方案
• 4 气流组织数值模拟原理与方法
• 4.1 CFD的求解过程
• 4.2 CFD软件结构
• 4.3 CFD软件之一FLUENT简介
• 4.4 湍流数值模拟基本方法
• 4.5 κ-ε双方程模型及其控制方程
• 4.6 辐射模型
• 4.7 控制方程的离散化
• 4.8 常用离散化方法
• 5 体育馆气流组织数值模拟
• 5.1 模型介绍
• 5.2 空气流动基本特征及其简化
• 5.3 边界条件设定
• 5.4 网格划分
• 5.5 数值求解计算过程
• 5.6 气流组织的模拟计算结果
• 5.6.1 空调效果判定标准
• 5.6.2 下送风模拟方案计算结果及不同工况方案比较
• 5.6.3 下送风加冷辐射板模拟结果分析
• 5.6.4 空气分布特性指标
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献