教学楼风环境和自然通风教室数值模拟研究

摘要

本文对成都某高校新校区教学楼周围风环境进行数值模拟分析，比较风向及教学楼间距对教学楼周围自然通风引入的影响。然后在其基础上进一步对自然通风教室室内温度场、速度场进行模拟，结合成都地区气象特点建立的成都自然通风热舒适评价模型，对自然通风教室内学生热舒适性做出评价及比较分析。得到如下结论：针对成都相对湿度大的特点，利用补偿风速来改善相对湿度的影响是必要的；风向投射角和教学楼间距的大小对下游教学楼自然通风的引入具有重要意义。7号教学楼“内庭院”式结构一方面在朝向主导风向侧底部架空，可以导风进入庭院对后排教学单元通风有利；另一方面能遮挡部分进入庭院的太阳辐射，对靠庭院侧外壁有隔热降温作用；在不改变教室结构的前提下，通过补偿风速来设定电扇风速的行为调节，是方便且有效改善考虑太阳辐射时教室热舒适性的措施。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1论文的研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1自然通风在工业与民用建筑中的应用

1.2.2国内外自然通风研究现状

1.2.3学校建筑自然通风的研究现状

1.3论文研究的方法和内容

第2章成都利用自然通风的潜力分析

2.1成都地理、气候概况

2.2成都利用自然通风的气候潜力分析

2.3利用自然通风的建筑微环境分析

2.4小结

第3章成都自然通风热舒适评价模型

3.1国内外自然通风热舒适研究综述

3.1.1自然通风热舒适性的国内外现场调查

3.1.2适应性模型及适应性标准的确定

3.1.3气流速度对热舒适影响的研究

3.2成都自然通风热舒适中性温度及热舒适区

3.2.1成都自然通风中性温度

3.2.2基于适应性模型的成都自然通风热舒适区

3.3成都自然通风热舒适评价模型

3.3.1补偿风速的提出及确定

3.3.2成都气候特点对自然通风热舒适的影响

3.3.3成都自然通风热舒适评价模型的建立

3.4小结

第4章数值模拟理论及计算方法验证

4.1湍流流动与换热及其控制方程

4.1.1湍流结构及机理

4.1.2湍流的数值计算方法

4.1.3k-ε两方程模型

4.1.4壁面函数法

4.2辐射模型

4.3计算区域的离散化

4.4控制方程的离散化

4.4.1控制容积积分法

4.4.2差分格式

4.4.3利用控制容积法对离散模型方程的推导

4.5代数方程组的求解

4.5.1直接解法

4.5.2迭代法

4.5.3求解Navier-Stokes方程的压力修正法

4.6模拟计算方法的可行性验证

4.7小结

第5章教学楼风环境数值模拟分析

5.1数值模拟方法及边界条件确定

5.1.1计算区域的确定及网格形式

5.1.2紊流模型

5.1.3边界条件的确定

5.1.4求解方法

5.2教学楼风环境模拟分析及比较

5.2.1模拟工况和目的

5.2.2 NNE风向时教学楼风环境分析及比较

5.2.3水平风向时教学楼风环境分析及比较

5.2.4不同风向在教学楼迎风面产生的风压系数比较

5.3 7号教学楼建筑结构对自然通风组织的分析

5.3.1 7号教学楼建筑概况及特点

5.3.2 7号教学楼外流场模拟结果分析

5.4小结

第6章自然通风教室数值模拟分析

6.1数值模拟方法及边界条件确定

6.1.1研究教室确定及几何模型

6.1.2数值计算模型网格

6.1.3紊流模型及紊流参数确定

6.1.4边界条件确定

6.2自然通风教室数值模拟及热舒适评价

6.2.1模拟工况确定及数值计算区的确定

6.2.2不考虑太阳辐射时标准层和顶层教室热舒适性评价

6.2.3考虑太阳辐射时标准层和顶层教室热舒适性评价

6.3自然通风教室热舒适分析及比较

6.3.1不考虑太阳辐射时标准层和顶层教室热舒适分析及比较

6.3.2考虑太阳辐射时标准层和顶层教室热舒适分析及比较

6.4改善自然通风教室热舒适的行为调节措施

6.4.1行为调节对热舒适的意义

6.4.2改善自然通风教室热舒适性的行为调节

6.5小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文