末端为条缝风口的大空间建筑室内气流组织的PIV模型实验研究

摘要

借助相似理论，利用模型实验对大空间建筑室内气流组织进行研究，因为不需要依赖经验公式，而被众多学者公认为是最可靠的方法。但是，由于目前大空间建筑形式多样，空间形态各异，实验模型往往比较复杂，且耗资高、周期长。更重要的是，受测量仪器的限制，目前只能对流场的一些点进行测量，很难提供流场整体方面的信息，而这些信息正是研究室内气流组织所急需的。PIV(Particle Image Velocimetry)的中文名称为粒子图像测速技术，它的出现是近代流体实验中的一次历史性的变革，它使得人们第一次能够对流场的速度分布进行一次性全场测量，满足了人们研究各种紊态流场的需要。 本文以末端为条缝风口的某大空间建筑为研究对象，考虑在等温流动的条件下，建立了研究室内气流组织的相似模型，运用PIV技术进行了测试和研究。研究结果表明：与传统的研究大空间建筑室内气流组织的模型实验比较，PIV模型实验不仅可以简化模型，而且在保持较高精度的同时，可以获得比较完备的流场信息，为我们研究室内气流组织提供了强大有力的工具和手段；此外，经过PIV实测结果的验证，末端采用条缝风口的建筑中，在单股平行射流送风或多股平行射流送风相互无干扰时，用平面射流半经验公式指导室内气流组织的计算是可行的。

目录

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北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明

1绪论

1.1大空间建筑概述

1.1.1大空间建筑的发展概况

1.1.2大空间建筑的特征

1.2气流组织

1.2.1气流组织的基本概念

1.2.2大空间建筑的气流组织方式

1.2.3气流组织的研究方法

1.3本文的研究工作

2模型实验与相似理论

2.1相似理论

2.1.1相似三定理

2.1.2流动相似条件

2.2相似准则的导出方法

2.2.1定律分析法

2.2.2方程分析法

2.2.3量纲分析法

2.3模型实验的主要步骤

3粒子图像测速技术

3.1粒子图像测速技术的简介

3.2PIV产生的技术历史背景和技术基础

3.2.1PIV的产生具有深刻的科学技术发展历史背景。

3.2.2PIV产生的技术基础

3.3PIV的基本原理

3.4图像分析方法

3.4.1自相关分析法

3.4.2互相关分析法

3.5PIV的基本构成

3.5.1系统概述

3.5.2光源

3.5.3片光源的光学元件

3.5.4图像记录装置

3.6PIV的应用情况

4气流组织模型实验系统的设计

4.1条缝送风射流

4.1.1条缝风口

4.1.2条缝送风射流

4.2气流组织模型实验装置设计

4.2.1模型律的确定

4.2.2模型条缝风口的简化

4.2.3模型设计中的其他问题

4.3实验管路设计

5PIV模型实验过程、结果与分析

5.1实验用PIV系统介绍

5.1.1激光脉冲同步器

5.1.2双脉冲YAG激光器

5.1.3CCD相机

5.1.4计算机及处理软件

5.2实验过程中的技术细项

5.2.1示踪粒子的选择

5.2.2实验参数的选择

5.2.3实验工况的设置

5.2.4实验的具体过程

5.2.5测量误差分析

5.3实验结果

5.4实验结果的分析

5.4.1定性分析

5.4.2定量分析

6结论、不足和建议

参考文献

附录

致 谢