热气候风洞试验台流场模拟与试验

摘要

在建筑中,围护结构的蓄水热量传递现象是十分常见的.建筑围护结构通过热湿传递过程可以降低室内温度,提高室内舒适度,减少建筑能耗.在南方很早就有蓄水屋顶、植被屋顶,攀延植物覆盖的墙壁等做法,这些做法与应用的实质是被动蒸发冷却技术在建筑中的应用.被动蒸发冷却研究涉及到若干物性参数的测定,如热湿传递系数、材料试件的含湿量u、蒸发率e随太阳辐射照度I、空气温度t、空气相对湿度φ、风速v等以24小时为周期作用时的变化规律,这些参数的测定要通过实验来完成,由于现场实地测量具有不确定与不稳定性,风洞实验成为蒸发冷却问题研究的主要手段,为了使试验研究更加准确,风洞具有良好的流场品质是至关重要的.该文对热气候风洞试验台系统进行了介绍,在根据热气候风洞试验台的试验风速变化情况,确定与计算了影响热气候风洞的最重要参数雷诺数Re的基础上,应用计算流体力学(CFD)的方法对热气候风洞实验台的流场进行了流场分布情况的模拟,得到风洞试验段内流场的分布特征,模拟结果表明热气候风洞实验段流场可以满足试验要求,但是仍然存在不足,没有完全达到充分发展.为了了解实际风洞的流场分布情况,对热气候风洞的流场情况进行了试验测试,试验与模拟的比较结果表明两者吻合性良好.鉴于流场存在一定的缺陷,在分析了原因之后,提出了流场品质优化改良的方案,并进行了的模拟与分析.文中模拟与试验结果表明,热气候风洞试验台是满足建筑被动蒸发冷却研究的;如果对风洞试验台的外部空间进行吊顶、稳定段设置整流装置等处理时都会使流场得到改善,提高试验精度.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题来源及意义

1.2研究现状

1.2.1关于风洞技术

1.2.2风洞在建筑外表面热质传递研究中的应用

1.2.3关于CFD技术

1.3相关研究的未尽之处及本文的主要工作

1.4本章小结

第二章热气候风洞试验台的介绍与参数计算

2.1概述

2.2热气候风洞试验台的介绍

2.3热气候风洞相关参数的计算

2.3.1热气候风洞相关参数的计算

2.3.2入口效应及风洞入口长度的讨论

2.4本章小结

第三章风洞流场的模拟

3.1概述

3.2热气候风洞流场品质的检验方法

3.3风洞流场情况模拟

3.3.1几何模型的建立与简化假设

3.2.2风洞模拟的数学模型

3.2.3模拟的其他设置与处理方法

3.2.4风洞流场模拟结果与分析

3.4本章小结

第四章风洞流场的试验测试

4.1概述

4.2测试内容

4.3测试方法

4.4测试结果与分析

4.4.1风速与频率变化关系的测试

4.4.2纵向、横向速度分布的测试结果

4.4.3风洞速度测试结果的分析

4.5本章小结

第五章风洞流场品质优化的计算机模拟

5.1概述

5.2影响热气候风洞流场品质的原因与优化流场品质方案

5.3风洞房间梁与柱处理情况的模拟与讨论

5.4流线型入口情况风洞流场的模拟与讨论

5.5空调室前后设置三角导流物体情况风洞流场的模拟与讨论

5.6入口及稳定段内设置整流装置情况流场的讨论

5.7热气候风洞流场优化方案

5.8入口处挡板的讨论

5.8.1挡板距离风洞入口1 0cm情况的模拟分析

5.8.2挡板距离风洞入口50cm情况的模拟分析

5.8.3挡板距离风洞入口1 00cm情况的模拟分析

5.9本章小结

结语

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢

附录

附录1影响风洞设计的相似准则

附录2主流风束为0.5m/s时风洞流场分布

附录3试验测试结果

附录4只吊项与既吊顶也包装墙壁情况比较