組合式太陽能煙囪通風性能數(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能實現(xiàn)建筑內自然通風，進而消除室內余熱、余濕，改善建筑室內空氣質量的一種有效措施。在實際中應用的太陽能煙囪，不可避免會受到室外風速和風向的影響，風壓和熱壓的耦合作用對太陽能煙囪通風性能有重要的作用。本

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

3、可靠性。⑵通過數(shù)值模擬分析，風熱壓耦合作用下的組合式太陽能煙囪通風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量和出口風速隨室外風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轉向板。該結構有效利用室外風，對煙囪內空氣形成誘導作用，從而增大煙囪內通風速度，使得其自然通風性能大大增強。與不帶百葉的組合式煙囪相比，在室外風速為0～3m/s范圍內，優(yōu)化結構的通風量最大可增加70.1％。⑹對于優(yōu)化結構的組合式太陽能煙囪，在相同的工況下，煙囪通道內溫度場與流場都優(yōu)于未優(yōu)化結構的煙囪;優(yōu)化結構組合式太陽能

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