建筑房間風壓自然通風阻力特性實驗及數(shù)值研究.pdf

1、建筑風壓自然通風是充分利用自然條件來改善室內空氣環(huán)境，從而降低建筑能耗的最有效的方法。
　　建筑風壓自然通風主要影響因素有建筑繞流、建筑體型、開窗方式及室內阻力分區(qū)等，當自然風通過建筑房間時，伴隨著氣流分離和漩渦運動，其流動機理很復雜，所以建筑自然通風的阻力特性、通風率預測是自然通風領域的難題之一，人們一直在致力于該領域的研究。
　　本課題圍繞建筑風壓自然通風的預測，在前人已有的研究基礎上，針對建筑房間風壓自然通風阻力特性以

2、及通風率的預測模型的建立作了進一步地研究。
　　本課題綜合利用風洞模型實驗、管流模型實驗、PIV實驗和大渦數(shù)值仿真技術，圍繞相對開窗單區(qū)和雙區(qū)房間自然通風的阻力特性和通風流率的預測的相關問題展開研究。
　　進行了風洞模型實驗，得到自然通風條件下房間模型的開窗迎風面、背風面、房間內部表面的靜壓以及對應的通風率。實驗工況涉及單區(qū)房間、雙區(qū)房間隔墻門在中間、雙區(qū)房間隔墻門在一側以及不同開窗面積大小的組合，每個工況進行不同來流速度的

3、測試。
　　進行了管流模型實驗，得到了管流條件下房間模型的進風口、出風口、房間內部斷面之間的靜壓差以及對應的通風率。實驗工況涉及單區(qū)房間、雙區(qū)房間隔墻門在中間、雙區(qū)房間隔墻門在一側以及不同開窗面積大小的組合，每個工況進行不同來流速度的測試。
　　進行了PIV模型測試，得到通風房間的速度矢量分布。實驗涉及單區(qū)房間、不同開窗組合。
　　通過風洞實驗驗證，建立了單區(qū)、雙區(qū)自然通風房間大渦數(shù)值仿真模型。
　　通過風洞實驗

4、，分析了不同的開窗組合、單區(qū)和雙區(qū)內部分布、不同的開口率對通風率，對流動阻力的影響，并分析了以上各條件下房間內靜壓分布。分析表明，當房間內部阻力沿氣流方向不對稱時，其流動阻力與前后開窗面積大小的相對位置有關；隨著窗戶開口面積增大，房間通風率增加，當開口率大于約25％時，增幅減緩；對于單區(qū)房間，沿著氣流方向，房間靜壓力分布大部分是呈現(xiàn)先降后升的趨勢，對于雙區(qū)房間，前、后各區(qū)靜壓分布較均勻。
　　依據風洞實驗，分析得到房間開窗流量系數(shù)

5、和隔墻內門流量系數(shù)；探討了流量系數(shù)特性，得到結論有，進風窗和隔墻內門的流量系數(shù)不隨出風窗面積改變；當滿足相似條件時，不隨Re大小改變；流量系數(shù)隨著開口率增大先減小再增大，開口率11.1%為最小點等。
　　結合得到的流量系數(shù)和實驗數(shù)據，分析得到通風當量面積，在此基礎上研究得到實驗條件下的單區(qū)和雙區(qū)房間的自然通風率的預測模型。
　　應用大渦數(shù)值仿真模型，對不同房間尺寸的流場進行了計算分析，研究房間尺寸改變對通風率的影響規(guī)律。研究

6、表明，對于不同進深房間，進深小，迎風面和背風面的風壓系數(shù)差大，再加上房間的通風阻力小，則房間建筑繞流自然通風能力強；雙區(qū)房間，隔墻在房間中間位置時，房間流率最大，隔墻靠近進風窗或出風窗，房間流率都會減小。
　　通過大渦數(shù)值仿真，針對不同進深及不同隔墻位置的房間條件進行了通風率的計算，與實驗得到的通風率預測模型的計算結進行了對比，數(shù)據基本吻合。
　　通過管流模型實驗，分析了模型房間阻力大小、流量系數(shù)、壓差和通風率的關系等。分析

7、表明，當進口、出口開口率約為10%到50%之間時，開口流量系數(shù)與雷諾數(shù)基本無關；同時，穿堂通風進口流量系數(shù)與出口面積基本無關；這個結論與風洞實驗結果相同。另外得到進風窗和隔斷門的流量系數(shù)與對應的風洞實驗結果不同的結論。
　　本研究最后通過PIV實驗對氣流通過房間的流場速度分布有了清楚地認識。
　　本文的主要內容包括對相對開窗單區(qū)和雙區(qū)自然通風房間的阻力特性、流量系數(shù)及特性、通風率等進行了研究，提出了單區(qū)房間，特別是雙區(qū)房間風