地道与空气冬季换热特性的数值模拟与分析

目的研究地道工程与空气在冬季的换热特点,分析地道长度、空气流速以及地道埋深对地道与空气换热的影响,从而实现土壤中热量的有效利用.方法以沈阳地区的中德地道风项目为研究对象,采用Gambit软件建立三维仿真模型,利用Fluent软件对地道与空气的换热进行数值模拟,分别计算出不同因素下地道出口处空气的温度.结果当地道长度为100 m时,地道出口处温度为-10.564℃,当地道长度为250 m时,地道出口处温度可达-9.565℃,地道越长,出口空气温度越高;一定长度的地道内风速越低,出口空气温度越高;埋深分别为2 m、4 m、6 m、8 m时,150 m长地道出口处温度分别为-12.052℃、-10.469℃、-10.286℃、-10.093℃.结论其他参数相同时,地道与空气的换热效果随着地道长度的增大而增强;随着地道内风速的增大而减弱,当风速大于5 m/s时,地道出口的空气温度基本保持不变;随着地道埋深的增大而增强,深度达到6 m后,换热效果基本保持不变.     

节能立面开口设计的综合模拟方法

针对建筑外立面开口形式设计的分析需要,探讨了适合方案阶段建筑围护结构优化的采光、传热及自然通风综合分析方法.通过采用设计案例分析的方法,对现有采光及自然通风模型的模拟性能(精度、速度、建模难度)进行了比较.结果表明,采光系数模型以及空气流动网络模型比较适合于方案阶段的采光及自然通风综合分析;在反映开口设计形式变化的影响规律方面,相比目前应用广泛的Radiance采光模型以及CFD(computational fluid dynamics)软件通风模型,Energyplus模型计算的采光量、通风量及能耗误差均在10%以内.此外,在利用空气流动网络模型进行自然通风计算时,需要采用非均匀风压系数边界条件以准确反映开口位置变化的影响.     

火灾下混凝土空心板的温度场

为了研究火灾下混凝土空心板温度场分布,基于流固耦合传热理论,采用流体动力学软件FLUENT,建立空心板混凝土和封闭空洞内空气耦合模型并进行计算.通过典型算例,对相同外形尺寸下混凝土实心板和空心板温度场的分布进行了比较;对空洞内空气的自然对流和内壁面间辐射换热进行了分析;同时考虑了内壁面取绝热边界条件的可行性.分析结果表明:延火1 h内,空心板与实心板温度场分布相近,随后差异明显;空洞通过内部空气自然对流与壁面间辐射换热对空心板温度场分布产生影响,并随延火时间增长而愈加明显;内壁面取绝热边界条件会高估空心板空洞附近的温度.空气一混凝土耦合传热系统模型可以解决常规单独计算混凝土空心板传热无法确定其空洞内边界条件的问题.     

地板辐射采暖传热模型修正及散热因素分析

楼板向下散热量和内外墙体温度差异较大时,利用现有的模型计算地板辐射采暖系统地面温度分布导致误差较大.通过分析内外墙和楼板对地板辐射采暖系统传热的影响,找出零热面模型的不足,修正了传热模型,并分析影响采暖盘管的散热因素.研究结果表明, (1)内外墙体的壁温相差大时,零热面模型误差偏大,则内外墙边界条件设为第一类边界条件较合理;(2)楼板下表面设为由辐射换热等效的第三类边界条件较合理;(3)管径增大导致地板表面温度增加趋势减小.管间距、热水温度增大导致供热区域地板表面温度分布呈周期性变化逐渐明显.且管间距变大导致其周期增加、热水温度变大导致其振幅增加.选择合适的地板层材料才能保证舒适的地面温度.     

不同热边界条件下微通道内气体的流动与传热特性

构建了微尺度条件下含黏性热耗散和压力功的总能形式的双分布函数格子Boltzmann(LB)模型,计算并分析了恒壁温与恒热流边界条件下,稀薄效应对速度驱动的平直微通道内气体流动与传热特性的影响.结果表明:在不同的热边界条件下,稀薄效应对微通道内气体流动特性的影响一致,即均使得气体流速增大,通道摩擦系数减小;由于气体温度场分布的差异,使得稀薄效应对气体传热特性的影响截然不同,在恒壁温边界条件下气体传热特性有所提高,而在恒热流边界条件下气体传热特性有所减弱.     

地铁活塞风的分析计算与有效利用

为了对地铁活塞风有一个比较全面和深入的认识与了解,对活塞风的形成机制及其作用于地铁隧道内的空气流动特性和影响规律进行了分析.以北京正在运营中的某地铁为研究对象,比较了SES与CFD商业计算软件PHOENICS(3.6.1)的计算结果,两者计算结果具有较好的一致性;将SES软件计算结果与现场实测结果进行了比较,结果同样具有较好的一致性.进一步将研究结果应用于正在设计中的北京某地铁通风空调工程设计,提出通过在地铁区间隧道内合理设置活塞风井,有效利用活塞风以减少空调能耗的设计方案.     

空气载能辐射空调混合通风协同运行研究

基于空气载能辐射空调房间内的稳态关闭门窗、非稳态开门及非稳态开窗3种工况的试验测量,分别建立3种工况的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,研究稳态和非稳态工况下空气载能辐射空调的热舒适性和结露特性.基于对非稳态开门窗工况的热力学分析,提出由温度协同方程、含湿量协同方程、PMV(Predicted Mean Vote)协同方程和空调能耗协同方程表示的混合通风协同运行模型.经过试验验证的CFD模型模拟结果显示,空气载能辐射空调在稳态和非稳态工况下室内人体头部与脚踝平面的垂直温差小于0.6℃,人体活动区域内的空气速度约为0.1m/s,稳态和非稳态工况中辐射孔板下表面分别存在厚度约为12cm和6～8cm的具有良好防结露效果的低温近壁边界区.将空气载能辐射空调开门窗工况试验结果应用于混合通风协同运行模型,分析了空调送风量和门窗开度对PMV和空调能耗的协同影响,提出了混合通风协同评价系数,得到不同门窗开度对应的最优空调送风档位设置建议.     

水流密度对CSP层流冷却影响的研究

研究了CSP层流冷却过程中的传热情况,建立了传热过程的二维非稳态数学模型.通过对冷却过程中轧件在各冷却区的换热边界条件的研究,确定了轧件在各冷却区的换热系数模型,计算出轧件在层流冷却过程中温度变化和温度场分布.最后分析研究了水流密度对于CSP层流冷却的影响.     

制冷空调系统故障检测与诊断中的空气侧换热模型

对3种常用空气侧换热模型（戈果林换热模型、扰流管束换热模型和J因子换热模型）进行了分析,着重研究其单调性以及在制冷空调系统故障检测与诊断模型中的适用性,设计实验并采用焓差法测量制冷空调系统空气侧的换热系数,与3种空气侧换热模型的计算结果加以比对,并对其结果进行修正.结果表明,修正后的3种换热模型所得结果与其相应的实验结果较吻合.其中：戈果林公式具有非单调性而不适用于仿真模型的计算;J因子换热模型和扰流管束换热模型具有单调性,适用于制冷空调系统故障检测与诊断中的仿真模型计算,且J因子的计算误差最小.     

通风、空调系统中气流再生噪声的试验研究及其在消声计算中的应用

通风、空调系统中的气流再生噪声,是在消声计算中必须考虑的重要问题.管道系统中,气流再生噪声的产生和传播服从非齐次的声学波动方程.作者根据声学理论和空气动力学相似原理,对气流再生噪声辐射声功率进行分析,按布金汉(E.Bukingham)方法,得到气流再生噪声声功率公式:W=pv~3d~2f(Re,Str,M),并进行了一些典型部件的气流再生噪声声功率的试验研究,得到了有关圆管、弯管和调节阀等部件的气流再生噪声经验公式或曲线.作者根据国内外有关资料,编制了通风、空调系统的消声计算程序,可供大型集中通风、空调系统计算应用.并且选择了陕西省计量所集中空调系统为对象,进行计算和现场测试对比,取得了较满意的结果.