热压通风条件下建筑室内湿空气流动特性研究

摘要

在我国南方湿热地区，城市建设与经济都呈高速发展，城市人口众多，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，夏季空调除湿降温需求巨大；深入理解建筑室内热湿迁移机理是如何选择合适的楼层居住和办公以及正确调节室内热湿环境的关键。计算机数值模拟方法具有研究周期较短、信息丰富等诸多优势，本文主要利用计算流体动力学方法来探讨热压自然通风条件下建筑室内空气湿环境流动特性。　　本研究主要内容包括：⑴建立了封闭建筑室内自然对流层流物理模型，数值分析了室内挡板位置、挡板长度和热瑞利数对自然对流下室内热湿传递的影响，结果表明在局部传热传湿系统中，随着垂直挡板长度的减少,对流发挥着越来越重要的作用。低瑞利数情况下，挡板位置和长度对整个传热传质系统影响较小；随着瑞利数的增加，热湿传递速率对垂直挡板位置不敏感。垂直挡板在抑制热湿传递起主导地位。水平挡板位置在传热传质抑制中也起着重要的作用。采用模型实验和数值模拟的方法研究了室内垂直挡板长度和位置及室内外温差对室内壁面温度分布的影响，研究表明分层结构与室内垂直挡板位置关联度很小；更长的垂直挡板更有效的干扰流场流动，对室内对流换热影响更大。室内外温差越大，自然通风作用的效果就越加明显。实验结果与数值模拟结果基本一致。⑵探讨了热压自然通风下多层建筑单开口室内挡板长度和位置对室内热湿传递的影响，得出垂直挡板越远离开口，室内湿空气对流作用越强。提高热湿传递率，垂直挡板位置是最重要的因素。垂直挡板位于室内中平面时，室内湿空气对流作用效果最差。不同楼层，垂直挡板长度对室内相对湿度影响不同，在中间层，垂直挡板长度对相对湿度影响很小。垂直挡板在中平面附近时，第一、二层室内相对湿度都存在最小值。而对于水平挡板，挡板越靠近顶部,每层热传递速率受挡板长度的影响越小。对于第一、二层，随着水平挡板长度（LH<0.75）的增加，挡板的存在几乎不影响湿传递速率。而对于第三层，在水平挡板位置Dy≤0.4时，更短的水平挡板能够增强室内湿空气扩散作用；相对湿度分布对水平挡板位置不敏感。⑶探讨了高层建筑非封闭室内挡板长度和位置及开口策略对热压通风下室内热湿传递的影响，研究发现无论挡板长度和位置如何，楼层越高，室内湿空气对流作用愈剧烈；无论在某一楼层，更长的垂直挡板对室内对流换热影响较大。随着楼层的升高，相对湿度受垂直挡板长度的直接影响越小；垂直挡板下,较高楼层，相邻楼层之间室内相对湿度相差不大；当建筑楼层低于六层时，垂直挡板位于中平面附近时，传质的效果最差。相对湿度对垂直挡板位置不敏感。当室内存在较短的水平挡板时，传质效果最好；随着楼层的升高，相对湿度分布受水平挡板长度和位置的直接影响越大；对低于六层的建筑而言，更长的水平挡板对室内湿空气对流作用影响较大而挡板位置几乎不影响室内湿传递速率；而当建筑楼层数不小于六层时，挡板越靠近底部，室内相对湿度分布受外界湿空气直接影响的区域越小。采用双开口通风方式，室内湿空气对流换热效果更佳，此外随着楼层的增加，双开口方式下室内对流换热效果更明显；对于楼层数低于七层的建筑，采用双开口通风方式时，室内外水分传递增强，相反当建筑楼层数不小于七层时，采用单开口通风方式，室内外水分传递增强；当建筑楼层高于六层时，随着楼层的增加，水平挡板下，开口方式对湿传递速率的影响减小。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3对象特性及研究方法分析

1.4研究的内容

第二章 封闭室内自然对流热湿传递规律探讨

2.1垂直挡板对自然对流下室内热湿传递的影响

2.2水平挡板对自然对流下室内热湿传递的影响

2.3热瑞利数对自然对流下室内热湿传递的影响

2.4本章小结

第三章 单开口室内热压通风模型实验和数值模拟

3.1 实验研究目的

3.2 物理模型及实验介绍

3.3实验装置介绍

3.4 实验步驟方法

3.5 实验的技术可行性分析

3.6实验结果

3.7 单开口室内热压自然通风数值模拟

3.8本章小结

第四章 热压通风下多层非封闭室内热湿传递模拟

4.1垂直挡板对热压通风下室内热湿传递的影响

4.2数值方法验证

4.3 结果与分析

4.4水平挡板对热压通风下室内热湿传递的影响

4.5本章小结

第五章 热压通风下高层建筑非封闭室内热湿传递模拟

5.1垂直挡板对热压通风下室内热湿传递的影响

5.2水平挡板对热压通风下室内热湿传递的影响

5.3开口模式对热压通风下室内热湿传递的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢