剧院座椅下送风气流组织模拟与优化

摘要

座椅送风是置换通风的一种具体形式，它不同于传统置换通风的侧送风形式,座椅送风将送风口与人员的座椅相结合,使置换通风的气流组织更加均匀,适合于热源密度大的场所,如体育馆、剧场等。近年来，在剧院高大空间建筑空调系统的设计中，采用座椅送风空调系统的方案越来越多。在这类高大空间建筑中，座椅送风的气流组织设计是很重要的。然而目前尚无成熟的关于座椅送风的设计规范，尤其是对于座椅送风气流组织设计。随着计算机技术和数值计算技术的发展，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)已越来越广泛的应用于暖通空调工程中的气流组织设计和分析。相对于模型实验和射流公式而言，CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点，故其逐渐受到人们的青睐。本文介绍了CFD的原理和实现方式，以及不同的CFD软件的优缺点。 使用商业软件Fluent对剧场座椅送风气流组织进行模拟计算,建模时根据座椅实物和人体进行适当的简化，力求最大程度地接近实际情况，又保证了计算的可行性和准确性。湍流模拟采用Reynolds时均方程模拟RANS,使用标准的两方程模型、标准壁面函数、湿度模型，并且考虑了浮升力的影响，采用Boussinesq假设，使用SIMPLE算法,得到了不同工况下剧场内的速度失量图和等值线图,以及温度场和相对湿度场,并将模拟结果进行比较,进而选择最佳的设计方案。从模拟结果可以得知，利用湍流模型对剧场座椅送风气流组织进行数值计算是可行的。这种方法可以帮助设计人员预测大空间气流组织的效果，改善气流组织。这对于保证良好的房间空调效果、提高室内空气品质、减少空调能耗都有重要的意义。