复合墙体热湿耦合可视化系统的开发与应用

摘要

自上世纪70年代以来，一些国家制定严格政策及标准减少建筑和设备能耗以应对能源紧张问题，但这些节能措施没有考虑建筑围护结构中的湿传递，热湿传递是一个典型的耦合传递过程然，湿分在建筑围护结构中积累严重影响围护结构的热工性能，减少建筑物使用寿命，为霉菌生长提供适宜环境进而危及人们的健康，毫无疑问建筑围护结构热湿传递是土木工程研究中一项重要内容。
　　本文综合课题组前期研究成果，依据fick定律、darcy定律和Fourier定律，以水蒸气分压力、毛细管压力、温度作为作为复合墙体内水蒸气扩散、液态水迁移、热量传导的驱动势，并考虑了湿分相变对复合墙体热湿耦合传递的影响，在合理假设的基础上建立了复合墙体热湿耦合传递物理模型与数学模型，并给出了数学模型详细的推导过程。
　　依据建立的复合墙体热湿耦合传递数学模型，运用Fortran语言编写了复合墙体热湿耦合传递计算程序，运用Vb6.0开发了复合墙体热湿耦合传递模拟计算操作平台，利用Vb的Shell功能函数对Fortran计算程序可执行文件调用实现了两种语言混编，开发出交互操作界面良好、计算速度快、执行效率高的复合墙体热湿耦合传递模拟软件(HMCT1.0)，现阶段该软件可以对不多于12层的复合墙体进行不同室内外环境参数下的热湿耦合传递模拟分析。
　　结合课题组前期对夹心秸秆砌块墙体保温性能的研究，利用软件HMCT1.0模拟计算夹心秸秆砌块墙体温度分布，对比分析模拟计算结果与前期物理试验测得结果以及前期利用有限元模拟软件Ansys模拟结果，论证开发的复合墙体热湿耦合传递模拟软件(HMCT1.0)在模拟计算热湿性能方面的可行性。
　　在可行性分析的基础上以复合墙体热湿耦合传递模拟软件为工具对小麦秸秆压缩块的热湿性能进行了数值模拟。主要是小麦秸秆压缩块一维等温吸湿性能模拟;一维等温放湿性能模拟;相对湿度、温度等因数对小麦秸秆压缩块热湿耦合传递的影响。
　　本文最后以一个复合墙体实例介绍了复合墙体热湿耦合传递模拟软件的操作过程并对该墙体进行了简单的热湿性能评价。

目录

声明

符号说明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本课题的主要工作

1．4．1 本文需要解决的问题

1．4．2 本文主要研究内容

1．5 本文研究技术路线

1．6 本文创新之处

2 复合墙体热湿耦合传递模型的建立

2．1 概述

2．2 物理模型的建立

2．3．数学模型假设

2．4 数学模型推导

2．4．1 场方程

2．4．2 质量守恒方程

2．4．3 能量守恒方程

2．5 本章小结

3 复合墙体热湿耦合传递模拟软件的开发

3．1 概述

3．2 模拟软件界面的设计

3．2．1 界面设计基本步骤

3．2．2 界面设计的基本原则

3．3．模拟软件程序的编制

3．3．1 热湿耦合计算程序的编制

3．3．2 模拟软件界面程序的编制

3．3．3 界面程序与计算程序的混合编程

3．4 模拟软件简介

3．4．1 模拟软件结构

3．4．2 模拟软件数据流程

3．4．3 模拟软件界面及功能介绍

3．5 本章小结

4 HMCT1．0的可行性分析

4．1 概述

4．2 HMCT1．0对于墙体保温性能可行性分析

4．2．1 模拟分析

4．2．2 数据对比分析

4．2．3 本章小结

5 小麦秸秆压缩块一维吸放湿性能数值模拟

5．1 概述

5．2 小麦秸秆压缩块简介

5．3 小麦秸秆压缩块一维等温吸放湿性能数值模拟

5．3．1 小麦秸秆压缩块一维等温吸湿数值模拟

5．3．2 小麦秸秆压缩块一维等温放湿数值模拟

5．4 相对湿度对小麦秸秆压缩块一维热湿耦合传递的影响

5．4．1 相对湿度对小麦秸秆压缩块一维吸湿的影响

5．4．2 相对湿度对小麦秸秆压缩块一维放湿的影响

5．5 温度对小麦秸秆压缩块一维热湿耦合传递影响

5．5．1 温度对小麦秸秆压缩块一维吸湿的影响

5．5．2 温度对小麦秸秆压缩块一维放湿的影响

5．6 本章小结

6 复合墙体热湿耦合传递模拟实例

6．1 HMCT1．0软件应用实例

6．1．1 模拟数据

6．1．2 模拟数据分析

6．2 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 存在问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参与课题