組合式太陽能煙囪通風(fēng)性能數(shù)值研究及其優(yōu)化.pdf

1、隨著社會的進步和人民生活水平的提高，能源的消耗越來越大，環(huán)境污染越來越嚴重。建筑能耗在社會總能耗中所占的比例越來越大，我國建筑能耗已占總能耗30％以上。面對能源消耗和環(huán)境問題，建筑行業(yè)節(jié)能已成為一個研究熱點。太陽能煙囪就是通過利用太陽能和風(fēng)能實現(xiàn)建筑內(nèi)自然通風(fēng)，進而消除室內(nèi)余熱、余濕，改善建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量的一種有效措施。在實際中應(yīng)用的太陽能煙囪，不可避免會受到室外風(fēng)速和風(fēng)向的影響，風(fēng)壓和熱壓的耦合作用對太陽能煙囪通風(fēng)性能有重要的作用。本

2、文對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)（太陽能煙囪斜面長度與寬度）和室外參數(shù)（室外風(fēng)速與熱流密度）的組合式太陽能煙囪在風(fēng)壓與熱壓耦合作用下的自然通風(fēng)性能進行了數(shù)值模擬研究;在此基礎(chǔ)上提出了帶百葉結(jié)構(gòu)的組合式太陽能煙囪，并對其性能進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了風(fēng)壓與熱壓共同作用下的組合式太陽能煙囪數(shù)學(xué)和物理模型;確定了考慮其室外風(fēng)場的計算區(qū)域;生成復(fù)雜計算網(wǎng)格，并進行網(wǎng)格獨立性考核;數(shù)值計算結(jié)果與實驗?zāi)Ｐ瓦M行對比，驗證數(shù)學(xué)模型和物理模型的

3、可靠性。⑵通過數(shù)值模擬分析，風(fēng)熱壓耦合作用下的組合式太陽能煙囪通風(fēng)量隨煙囪寬度的增加而增加，但其增加幅度逐漸減小的;通風(fēng)量隨煙囪傾斜長度的增加而增加。⑶組合式太陽能煙囪進口截面風(fēng)速隨煙囪寬度和斜面長度的增加而增加，但是在煙囪寬度增加時，進口截面風(fēng)速在進口高度方向減小;同時，在煙囪寬度和斜面長度增加時，煙囪出口速度和出口溫度增加。⑷在改變室外參數(shù)的條件下，組合式太陽能煙囪通風(fēng)量和出口風(fēng)速隨室外風(fēng)速和熱流密度的增加而逐漸增加;煙囪進出口壓差

4、和溫差隨熱流密度的增加而增加。⑸對組合式太陽能煙囪進行優(yōu)化，提出帶百葉的組合式太陽能煙囪，即在玻璃墻上裝上百葉窗及擋風(fēng)轉(zhuǎn)向板。該結(jié)構(gòu)有效利用室外風(fēng)，對煙囪內(nèi)空氣形成誘導(dǎo)作用，從而增大煙囪內(nèi)通風(fēng)速度，使得其自然通風(fēng)性能大大增強。與不帶百葉的組合式煙囪相比，在室外風(fēng)速為0～3m/s范圍內(nèi)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的通風(fēng)量最大可增加70.1％。⑹對于優(yōu)化結(jié)構(gòu)的組合式太陽能煙囪，在相同的工況下，煙囪通道內(nèi)溫度場與流場都優(yōu)于未優(yōu)化結(jié)構(gòu)的煙囪;優(yōu)化結(jié)構(gòu)組合式太陽能

5、煙囪的風(fēng)速明顯高于未優(yōu)化結(jié)構(gòu)，如在相同熱流密度下，即使未優(yōu)化結(jié)構(gòu)煙囪所處環(huán)境中室外風(fēng)速較大，優(yōu)化結(jié)構(gòu)所處環(huán)境室外風(fēng)速較小，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的煙囪內(nèi)部空氣流速也會明顯高于未優(yōu)化結(jié)構(gòu)，說明在組合式太陽能煙囪結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化后，室外風(fēng)壓對煙囪的通風(fēng)量的影響明顯增加。當優(yōu)化結(jié)構(gòu)的太陽能煙囪在室外風(fēng)速v為2m/s時，W=100mm部位的速度為0.91m/s，而未優(yōu)化結(jié)構(gòu)的太陽能煙囪在室外風(fēng)速為3m/s時該部位的速度僅為0.75m/s，速度相差20.3％。⑺對