窗户开启率和太阳辐射对街谷流场的影响

摘要

对于大多数民用建筑而言，风压作用下的自然通风是通风的主要形式，而自然通风也是改善室内空气品质和热湿环境的重要手段之一。显然，稳定的通风换气对于维持室内健康良好的环境是十分重要的。
　　 一般情况下，在应用自然通风公式时，常将建筑近似简化为封闭的长方体。但是，实际情况下，建筑的住户会打开窗户通风改善室内空气环境（特别是春季和秋季），如果建筑立面上的窗户开启较多，会对街谷的流场和压力场形成一定的影响，进而影响自然通风公式的应用。此外，当建筑的一个立面接受阳光辐射，表面被加热，在受热面附近会形成向上的热羽流，进而改变街谷内的气流分布。因此，热效应也是影响街谷气流分布的重要因素之一。
　　 在对夏热冬冷地区典型城市上海的居住建筑窗户开启率情况调查和建筑壁面和地面与背景空气的温差进行测量后，以调查和测量的数据结果为依据，针对不同的窗户开启率(WOP)和太阳辐射条件情况，利用数值模拟方法对街谷流场和温度场进行研究。
　　 本文研究结果表明:窗户开启率对迎风建筑两侧的静压差影响较小，可以忽略不计，但开启率对背风建筑静压差的影响显著，在计算自然通风量时，必须考虑窗户开启率对背风建筑通风量的影响;考虑到建筑不开窗情况是获取房间通风口两侧静压差的基本模型，故本文建议设置流量系数的修正系数k将其他房间开窗通风对计算房间通风口两侧静压差的影响考虑进去，并给出了修正系数k取值范围:窗户开启率为4.44％时，μ的修正系数k=0.43～0.49;开启率为9.78％时k=0.32～0.36;通过定义静压差影响因子w，分析发现太阳辐射对于背风建筑附近静压分布的影响大于迎风建筑，且对于迎风建筑，背风面散热情况影响最大，迎风面散热情况的影响最小;街道内热效应对建筑房间静压分布和自然通风的影响效果存在临界风速（Vc），不同散热强度时对应的临界风速(Vc)不同。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 不同布局及结构的建筑周围风环境研究

1．2．2 太阳辐射情况和室外热环境研究

1．3 本文研究的内容

第二章 数值模拟方法和模型验证

2．1 数值模拟理论基础

2．1．1 流体动力学控制方程

2．1．2 控制方程离散

2．1．3 湍流模型

2．1．4 近壁面处的问题和对策

2．1．5 Boussinesq假设与SIMPLE算法

2．2 本文研究模型描述与数值方法

2．3 风速廓线与用户自定义函数

2．4 本文数学模型验证

第三章 窗户开启率与壁面散热情况的实际观测

3．1 建筑窗户开启率调查

3．2 建筑壁面温度观测与散热情况分析

第四章 建筑窗户开启率对街谷流场的影响

4．1 流场模拟结果

4．1．1 VH=2m／s情况下窗户开启率对流场的影响

4．1．2 不同窗户开启事情况建筑室内通风情况

4．1．3 不同风速VH对流场的影响

4．2 模拟结果分析和讨论

4．2．1 窗户开启率对建筑附近静压差分布的影响

4．2．2 背风建筑房间通风量

4．2．3 背风面窗口流量系数μ的修正

4．3 本章小结

第五章 太阳辐射对街谷流场的影响

5．1 模拟结果与分析

5．1．1 流场模拟结果分析

5．1．2 温度场模拟结果

5．2 热效应对垂直风速的影响

5．3 热效应对静压分布的影响

5．4 热效应对街谷换气次数的影响

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢