建筑物(群)耦合能量传递模型及数值模拟

论文摘要

随着科学技术的日益发展,能源短缺问题已不容忽视。目前,中国的建筑能耗量约占全国总能耗的1/3,居耗能首位,建筑能耗的快速增长给能源可持续发展战略带来了巨大的压力。2009年,中国更是在全社会范围内发动了“节能减排”的号召。从种种迹象表明,研究建筑节能措施已刻不容缓。冬冷夏热地区由于其特殊的地理气候条件,致使建筑用能浪费严重,对于研究建筑节能具有代表性意义。武汉市是冬冷夏热地域的中心城市,在经济发展水平和能源消耗速度上看,都具有一定的研究价值。所以,采用武汉市某住宅小区为对象,建立了耦合模型的控制方程和边界条件,使用FLUENT软件对其进行了数值模拟。根据武汉市区夏季和冬季盛行风的特征,对小区的温度场和流场做了耦合数值模拟,给出了夏季与冬季的恶劣工况下的小区温度场及流场的分布。针对小区的大涡旋区域进行了优化探索。同时,结合软件自带的太阳辐射模型,针对不同的日照条件,对建筑物的普通围护材料与保温材料进行了能耗对比分析,给出了半年内每月平均能耗曲线对比图以及夏季某日24小时的能耗对比图。所建立的模型符合实际情况,数值模拟环境变量设置突出了主要影响因素,在此基础上得出了采用保温材料的建筑能耗为采用普通材料的建筑能耗的50%到80%,采用保温材料能节能20%以上的结论,对于在建筑行业推行节能措施有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究建筑节能的背景
• 1.2 国内外研究状况及进展
• 1.3 研究建筑节能的方法
• 1.4 主要研究内容
• 2 建筑群物理模型
• 2.1 研究对象
• 2.2 模型结构
• 2.3 模型分析
• 2.4 本章小结
• 3 建筑群数学模型
• 3.1 控制方程
• 3.2 方程离散化
• 3.3 边界条件
• 3.4 求解工具及方法
• 3.5 本章小结
• 4 建筑群数值模拟
• 4.1 流场分析
• 4.2 能耗分析
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 在读期间发表的论文