太阳辐射对人工气候室内环境参数影响的非稳态数值模拟研究

摘要

本文以沙漠环境人工气候室为研究对象，通过数值模拟和实验研究相结合的方法研究太阳辐射对人工气候室内环境参数的影响及温度、风速和太阳辐射在气候室内部的分布规律。
　　 数值计算部分采用了计算流体力学商业软件FLUENT，通过建立可实现k-ε两方程湍流模型对所研究问题进行求解。为了减少节点、节省计算时间，同时保证主流计算区域的计算精度，在网格划分时，采用了分区混合网格技术。首先，比较了不同辐射模型的特点和适用性。其次，通过改变日光模拟器高度和组数来实现太阳辐射值的变化，并进行稳态数值模拟。最后，选择2007年11月8曰9:00-16:00和典型年中太阳辐射最强的一天(8月16日)，研究玻璃屋顶和日光模拟器对室内环境参数的影响。在实验方面，选取室内特征截面，并在截面上布点进行实测，得到相应的参数值，将实测结果与模拟结果进行比较分析。
　　 模拟和实验的结果发现：使用DO模型模拟室内辐射传热的结果与实际吻合较好。在打开日光模拟器的情况下，随着日光模拟器高度升高热气流越难被带走，地面太阳辐射值明显减小。随着灯的数量增加，室内气流上升的趋势越明显，地面太阳辐射值明显增大。将灯布置成“梅花状”，有利于辐射照度的均匀。开A组灯与开D组灯对室内传热的影响相同；灯组同时开与分别开之和对太阳辐射的模拟效果相同。在未打开日光模拟器的情况下，室内温度和速度的扰动主要由透过玻璃屋顶的传热引起；由于日光模拟器对地面有明显的遮挡作用，使得通过玻璃屋顶到达实验模型区辐射通量有限，但同时会对室内温度场产生明显的影响。因此，建议用隔热材料将玻璃屋顶封死。

目录

1 绪论

2 理论基础

3 FLUENT软件介绍

4 物理模型及研究方法

5 实验与模拟结果分析

6 结论

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文

论文说明:主要符号表

声明