受环境参数和墙体开口形式影响自然通风室内热环境研究

摘要

寻求兼顾舒适与节能的自然通风方式，在学术界受到越来越多的关注。本研究课题在借鉴国内外相关研究成果的基础上，通过对具有单点热源的两风口单区建筑自然通风过程进行数值模拟和实验研究，探索环境参数和墙体开口形式对自然通风室内热环境及人体热舒适的影响因素。本研究课题通过搭建人工环境控制综合实验台，模拟室外热环境和风环境；搭建模型房间模拟两开口单区建筑自然通风过程。对模型房间内的自然通风过程进行相似比确定，找出模型房间与实际房间相似比例尺。采用ANSYS-CFX软件对具有单点热源的两风口单区建筑自然通风室内热环境及人体热舒适进行数值模拟研究，探索受室外温度、室外风速、进风窗/出风窗“窗墙面积比”、进风窗/出风窗位置、进风窗和出风窗面积比、室内单点热源等参数影响的室内热环境变化规律，分析这些参数对人体热舒适的影响。
　　本研究将数值模拟结果与实验数据进行对比分析，论证和完善数值模拟方法，证明本课题研究中所使用数学模型和数值模拟方法在预测和分析特定条件下两风口单区建筑自然通风室内热环境及人体热舒适的准确性和可行性。通过对自然通风模型房间数值模拟和实验研究，在本研究所设工况下，得出以下结论：⑴研究中所搭建的人工环境控制综合实验台可用于模拟室外热环境与风环境，所搭建的模型房间可用于模拟两开口单区建筑自然通风过程，二者可用于研究受风压和热压耦合作用下的自然通风室内热环境和人体热舒适；⑵通过数值模拟和实验研究，通过归纳、分析、总结得出影响自然通风室内热环境的主要因素，包括以下七种：室外温度、室外风速、进风窗位置、进风窗尺寸（窗墙比）、出风窗位置、出风窗尺寸（窗墙比）、室内单点热源发热量，并分析这些参数对人体热舒适的影响；⑶研究结果显示，上述七种参数均会对模型房间室内整体温度、室内平均风速、室内温度分布均匀度?值、预测不满意百分比PPD平均值等产生影响。

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第一章 引言

1.1课题研究背景

1.2自然通风简介

1.3国内外自然通风研究领域研究进展

1.4课题研究内容及研究方法

1.5课题研究目的、意义及创新点

第二章 自然通风室内热环境数值模拟

2.1数值模拟目的及意义

2.2自然通风数学模型

2.3物理模型建立

2.4数值模拟软件选择

2.5网格处理

2.6数值模拟计算

2.7 数值模拟结果分析与讨论

第三章 自然通风室内热环境实验研究

3.1人工环境控制综合实验台设计与搭建

3.2自然通风模型房间设计与搭建

3.3测试系统设置

3.4实验方法

3.5实验结果分析与讨论

第四章 自然通风模型房间相似性论证

4.1相似原理

4.2模型房间相似性论证

第五章 数值模拟结果与实验数据对比分析

5.1数值模拟结果与实验数据对比分析

5.2误差分析

第六章 结论

6.1结论

6.2建议

参考文献

附录

主要符号表

硕士期间发表论文情况

致谢