建筑材料中封闭方腔空气层自然对流换热的研究探讨

介绍封闭方腔空气层在建筑材料中的应用情况,对封闭方腔自然对流换热的研究现状进行概括,并分析总结目前在这一领域研究所存在的问题并提出新的研究方向,为建筑材料和建筑构件的生产提供理论指导。     

孔型和自然对流对空心砌块传热特性的影响研究

建筑墙体的传热特性是衡量建筑节能效果的重要参数之一。采用数值计算方法模拟三种空心砌块墙体的传热过程,分析孔型和孔内自然对流对空心砌块传热特性的影响,得出孔内空气自然对流的强弱是影响其热工性能的主要因素之一。     

室内自然对流数值模拟分析

研究建筑围护结构传热与流体流动综合作用下室内自然对流数值模拟,建立了一套同时在固体-流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟方法。具体分析了瑞利数变化范围为104到106时建筑围护结构传热对室内自然对流的影响。数值预测结果表明:该方法能够真实反映室内自然对流问题。为室内自然对流问题数值模拟找到了一种实用有效的方法。     

基于频域有限差分法的船舶围壁频域热特性分析

本文建立了船舶围壁结构的频域有限差分模型(FDFD),计算了该结构在一定频域范围内的频域热特性,同时采用CFD模型计算了该结构的时域热特性。通过两个模型计算结果的对比验证了FDFD模型的准确性。并进一步分析船舶围壁在不同频率外扰下的热特性,指出在高频区应考虑其动态特性,不能采用简单的稳态方法进行热流计算。     

高聚物对方腔自然对流传热与流动特性影响的研究

借助FLUENT数值模拟软件,对水中添加高聚物的方腔自然对流进行研究,主要研究添加高聚物后对水流动和传热产生的影响。通过建立合理的数值模型[,对其进行数值模拟和分析。为了排除在数值模拟过程中不同的瑞利数(Ra数)对结果产生的影响,对数值模型进行网格无关性验证,从而确保每一个Ra数下的研究结果不因网格数的不同而出现偏差。通过改变方腔的尺寸来改变Ra数,Ra数从1×10⁴到1×10⁹分为6种工况,不同的Ra数对应不同的流动特性,根据某一特定Ra数下的流动性质即层流或者紊流,建立该Ra数对应的模型,确定溶液的物性参数,在FLUENT软件中设置模型、边界条件等,得出数值模拟结果。通过数值模拟输出结果,如速度场、温度场、Nu数等,得出结论：对于方腔自然对流而言,水中加入高聚物后,溶液的流动加快,但传热能力降低,高聚物起到了减阻、降低传热能力的作用。     

低气压条件下电加热器自然对流换热性能测试

从理论上分析了表面传热系数与气压的关系,实验测试了电加热器在低压与常压下的换热性能,得出以下结论:低压与常压下表面传热系数的比值与气压比值的0.2次幂成正比;电加热器在低压与常压下散热功率基本相等;表面温度随气压的降低而升高。     

室内空气自然对流换热的数值模拟研究

应用PHOENICS软件对自然对流换热条件下室内空气温度场和速度场进行了数值模拟，并对温度场的模拟结果进行了实验验证。结果表明，模拟计算值与实验值吻合得较好。     

倾斜封闭方腔内自然对流换热的数值模拟

利用一区域数学模型,采用有限元法对二维倾斜封闭方腔内自然对流换热现象进行了研究。通过数值模拟得到了倾斜封闭方腔内的流场、温度场、高温壁面局部Nusselt数和平均Nusselt数,着重分析倾斜角θ和Ra数对封闭方腔内自然对流换热的影响。再根据数值模拟结果获得对自然对流换热产生积极影响的最佳倾斜角度θ和Ra数。     

外遮阳对建筑外窗传热系数的影响分析

通过分析建筑外窗的外遮阳传热特点,建立带有外遮阳结构的建筑外窗多场(导热、自然对流和辐射)耦合传热模型,利用CFD软件对其传热过程进行模拟。研究结果表明无遮阳的建筑外窗温度场梯度分布变化非常剧烈,而外遮阳使其玻璃温度场梯度分布较均匀。     

碎石粒径对寒区路堤自然对流降温效应的影响

介绍了一种研究路堤碎石层自然对流效应的实验方法。对由碎石、卵砾石和砂砾石组成的6种试样进行了实验研究和理论分析,结果表明,在表面温度周期波动条件下,碎石层中能产生有利于寒区路基稳定的自然对流降温效应,利用平均Rayleigh数可确定碎石层自然对流的发生情况。在相同边界条件下,不同粒径的碎石层将产生不同的自然对流降温效应,其强度随粒径的增大而增大,并随表面温度周期波动而具有时间累加性。同时,确定何种粒径碎石的冬季降温效应为最佳还需要综合考虑其热传导性质。     

单片矩形翅片表面的换热系数分布

矩形翅片广泛应用于各类换热器，翅片表面的换热系数分布是强化传热研究中的问题之一。采用单片矩形翅片管作为模型，用有限差分法在翅片表面划分节点，通过实验测量获得气流速度ｕ＝４．５ｍ／ｓ时各节点处离散的表面温度分布及气流温度分布，最后利用导热反问题方法求得各节点换热系数。经热平衡法验证，所获得的解能正确反映实际换换热情况。     

U型圆管内混合对流换热特性数值研究

本文通过三维数值模拟的方法研究了混合对流作用下U型管管内的换热特性,分析了管内截面自然对流对管内层流换热的影响及主流速度、壁面热流密度和U型管倾角等参数对管内混合对流换热特性的影响.结果表明：与纯强制对流相比混合对流作用下其管内换热系数显著增大;在混合对流作用下,随壁面热流密度增大,管内换热增强,但随进口流速或U型管倾角的增大时,管内换热减弱.     

地板送风对流热转移

针对下部有集中热源的地板送风空调小室,利用PHOENICS软件,对多种工况下室内气流流动的速度场和温度场进行了模拟,利用模拟结果计算对流热转移量,得出对流热转移量的变化规律。分析了影响对流热转移量的相关因素,主要是由于送风冷射流与热源的热射流在不同的影响因素下对室内气流流动及温度分布产生影响,从而造成对流热转移量的变化。结果表明:地板送风空调小室的对流热转移量与热源数目、送风口密度、热源强度、送风量4个因素有关;回风口数目对对流热转移量的影响很小,可以忽略不计。     

具有表面辐射的建筑室内自然对流换热的研究

随着人们生活水平以及节能意识的提高,对建筑热工性能评价和建筑节能越来越重视。将建筑房间简化为含有多孔介质的双区域模型,因此,此类模型被应用到更多的领域。通过数值模拟展现了实际建筑环境中各物理条件对室内通风与热环境的影响,为室内舒适度的建设提供了依据。基于有限元法对含有多孔介质复合腔体这一类双区域模型的壁面热辐射与自然对流耦合换热问题在建筑房间内的应用进行了数值模拟分析。模拟了不同工况下多孔介质复合腔体内的流场和温度场随时间的变化情况。结果表明,表面热辐射对建筑房间内的自然对流换热有明显的增强作用;冬季与夏季,中间层与顶层不同的边界条件影响着室内的对流换热即方腔热环境的改变;多孔介质厚度d较大时能减弱传热,当到达一定值时影响不明显。     

混凝土表面对流换流系数测试研究

根据传热学原理，确定了对流换热系数测试方案，测量了混凝土表面自然对流换热系数和受迫对流换热系数。结果表明，混凝土表面对流换热系数与风速基本呈线性关系。根据该关系所提出的建议计算式，希望能为今后的工程应用和科研提供参考。     

保温材料热阻蜕变对墙体传热系数的影响

外保温结构中保温材料的有效热阻随温度、湿度和使用年限的增加而下降,造成墙体传热系数大于设计值。为此,本文以耦合传热传湿模型为基础,结合保温材料的有效导热系数模型,以分别采用发泡聚苯乙烯,挤塑聚苯乙烯和聚氨酯泡沫作为保温材料的外墙保温结构为例,数值预测了长期实际气候下外墙保温结构的传热系数。计算结果表明,采用上述三种保温材料的墙体传热系数在20年后因保温材料热阻蜕变有不同程度的增加,这意味着需要增加保温层设计厚度才能保证墙体热损失达到设计值。     

墙体热工缺陷及传热系数现场检测技术研究

对建筑工程建成后的实际节能效果进行评价应结合现场检测获得的相关结果开展。结合红外热像法确定广西新型墙材节能建筑示范项目围护结构的热工缺陷,同时,利用温控箱-热流计法测试围护结构的传热系数,结果表明,在合理控制现场条件的情况下,红外热像法和温控箱-热流计法的配合使用,可以有效反应实际建筑工程围护结构的节能效果,检测结果较为可靠。     

空气间层对聚苯复合外保温墙热湿耦合传递的影响

聚苯(EPS)复合外保温墙中的空气间层对其热湿耦合传递有着重要的影响.针对不同空气间层厚度的EPS复合外保温多孔砖墙,在以上海为代表的夏热冬冷地区的气候条件下,利用已有的热湿耦合传递数学模型和计算软件CHAMPS-BES,进行热湿耦合传递数值模拟.结果表明:空气间层越厚,多孔砖层的初始水分向空气间层扩散、迁移越快;空气间层越厚,空气间层和EPS板的峰值含湿量越高,达到湿稳定所需时间越长.当空气间层厚度为20mm时,水分对EPS复合外保温多孔砖墙传热系数总的影响最显著,高达34%.tif板施工时,在保证其黏结强度的前提下,宜适当减小空气间层的厚度.     

双向通风窗三层玻璃系统传热系数计算方法

双向通风窗具有特殊的三层玻璃系统,在不通风工况下,玻璃间隙空气层的传热方式包括对流传热。提出了三层玻璃系统传热系数的计算方法,通过实验测量了玻璃间隙空气层厚度为20mm时三层玻璃系统的传热系数,计算结果与实测结果误差很小,计算方法准确性较高。计算了玻璃间隙空气层厚度对传热系数的影响,得到间隙空气层厚度为40mm时,传热系数最小,双向通风窗在不通风工况下绝热性能最好。