建筑房間風(fēng)壓自然通風(fēng)阻力特性實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究.pdf

1、建筑風(fēng)壓自然通風(fēng)是充分利用自然條件來(lái)改善室內(nèi)空氣環(huán)境，從而降低建筑能耗的最有效的方法。
　　建筑風(fēng)壓自然通風(fēng)主要影響因素有建筑繞流、建筑體型、開窗方式及室內(nèi)阻力分區(qū)等，當(dāng)自然風(fēng)通過(guò)建筑房間時(shí)，伴隨著氣流分離和漩渦運(yùn)動(dòng)，其流動(dòng)機(jī)理很復(fù)雜，所以建筑自然通風(fēng)的阻力特性、通風(fēng)率預(yù)測(cè)是自然通風(fēng)領(lǐng)域的難題之一，人們一直在致力于該領(lǐng)域的研究。
　　本課題圍繞建筑風(fēng)壓自然通風(fēng)的預(yù)測(cè)，在前人已有的研究基礎(chǔ)上，針對(duì)建筑房間風(fēng)壓自然通風(fēng)阻力特性以

2、及通風(fēng)率的預(yù)測(cè)模型的建立作了進(jìn)一步地研究。
　　本課題綜合利用風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)、管流模型實(shí)驗(yàn)、PIV實(shí)驗(yàn)和大渦數(shù)值仿真技術(shù)，圍繞相對(duì)開窗單區(qū)和雙區(qū)房間自然通風(fēng)的阻力特性和通風(fēng)流率的預(yù)測(cè)的相關(guān)問(wèn)題展開研究。
　　進(jìn)行了風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)，得到自然通風(fēng)條件下房間模型的開窗迎風(fēng)面、背風(fēng)面、房間內(nèi)部表面的靜壓以及對(duì)應(yīng)的通風(fēng)率。實(shí)驗(yàn)工況涉及單區(qū)房間、雙區(qū)房間隔墻門在中間、雙區(qū)房間隔墻門在一側(cè)以及不同開窗面積大小的組合，每個(gè)工況進(jìn)行不同來(lái)流速度的

3、測(cè)試。
　　進(jìn)行了管流模型實(shí)驗(yàn)，得到了管流條件下房間模型的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、房間內(nèi)部斷面之間的靜壓差以及對(duì)應(yīng)的通風(fēng)率。實(shí)驗(yàn)工況涉及單區(qū)房間、雙區(qū)房間隔墻門在中間、雙區(qū)房間隔墻門在一側(cè)以及不同開窗面積大小的組合，每個(gè)工況進(jìn)行不同來(lái)流速度的測(cè)試。
　　進(jìn)行了PIV模型測(cè)試，得到通風(fēng)房間的速度矢量分布。實(shí)驗(yàn)涉及單區(qū)房間、不同開窗組合。
　　通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，建立了單區(qū)、雙區(qū)自然通風(fēng)房間大渦數(shù)值仿真模型。
　　通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

4、，分析了不同的開窗組合、單區(qū)和雙區(qū)內(nèi)部分布、不同的開口率對(duì)通風(fēng)率，對(duì)流動(dòng)阻力的影響，并分析了以上各條件下房間內(nèi)靜壓分布。分析表明，當(dāng)房間內(nèi)部阻力沿氣流方向不對(duì)稱時(shí)，其流動(dòng)阻力與前后開窗面積大小的相對(duì)位置有關(guān)；隨著窗戶開口面積增大，房間通風(fēng)率增加，當(dāng)開口率大于約25％時(shí)，增幅減緩；對(duì)于單區(qū)房間，沿著氣流方向，房間靜壓力分布大部分是呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，對(duì)于雙區(qū)房間，前、后各區(qū)靜壓分布較均勻。
　　依據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，分析得到房間開窗流量系數(shù)

5、和隔墻內(nèi)門流量系數(shù)；探討了流量系數(shù)特性，得到結(jié)論有，進(jìn)風(fēng)窗和隔墻內(nèi)門的流量系數(shù)不隨出風(fēng)窗面積改變；當(dāng)滿足相似條件時(shí)，不隨Re大小改變；流量系數(shù)隨著開口率增大先減小再增大，開口率11.1%為最小點(diǎn)等。
　　結(jié)合得到的流量系數(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得到通風(fēng)當(dāng)量面積，在此基礎(chǔ)上研究得到實(shí)驗(yàn)條件下的單區(qū)和雙區(qū)房間的自然通風(fēng)率的預(yù)測(cè)模型。
　　應(yīng)用大渦數(shù)值仿真模型，對(duì)不同房間尺寸的流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析，研究房間尺寸改變對(duì)通風(fēng)率的影響規(guī)律。研究

6、表明，對(duì)于不同進(jìn)深房間，進(jìn)深小，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)差大，再加上房間的通風(fēng)阻力小，則房間建筑繞流自然通風(fēng)能力強(qiáng)；雙區(qū)房間，隔墻在房間中間位置時(shí)，房間流率最大，隔墻靠近進(jìn)風(fēng)窗或出風(fēng)窗，房間流率都會(huì)減小。
　　通過(guò)大渦數(shù)值仿真，針對(duì)不同進(jìn)深及不同隔墻位置的房間條件進(jìn)行了通風(fēng)率的計(jì)算，與實(shí)驗(yàn)得到的通風(fēng)率預(yù)測(cè)模型的計(jì)算結(jié)進(jìn)行了對(duì)比，數(shù)據(jù)基本吻合。
　　通過(guò)管流模型實(shí)驗(yàn)，分析了模型房間阻力大小、流量系數(shù)、壓差和通風(fēng)率的關(guān)系等。分析

7、表明，當(dāng)進(jìn)口、出口開口率約為10%到50%之間時(shí)，開口流量系數(shù)與雷諾數(shù)基本無(wú)關(guān)；同時(shí)，穿堂通風(fēng)進(jìn)口流量系數(shù)與出口面積基本無(wú)關(guān)；這個(gè)結(jié)論與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。另外得到進(jìn)風(fēng)窗和隔斷門的流量系數(shù)與對(duì)應(yīng)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的結(jié)論。
　　本研究最后通過(guò)PIV實(shí)驗(yàn)對(duì)氣流通過(guò)房間的流場(chǎng)速度分布有了清楚地認(rèn)識(shí)。
　　本文的主要內(nèi)容包括對(duì)相對(duì)開窗單區(qū)和雙區(qū)自然通風(fēng)房間的阻力特性、流量系數(shù)及特性、通風(fēng)率等進(jìn)行了研究，提出了單區(qū)房間，特別是雙區(qū)房間風(fēng)