基于建筑热环境数值模拟的优化设计

为研究建筑设计因素对建筑热环境的影响,暂且考虑了影响建筑热环境的4个设计因素。通过CFD软件模拟和正交试验方法,找出了在自然通风建筑设计中,室内温度平均值和PMV平均值随各设计因素的变化趋势,并得出了使室内热环境相对较好的4个设计因素的最佳搭配。结果表明,北京地区通过改善建筑设计因素,能够有效提高室内热舒适水平。     

居住建筑室内热环境低能耗营造的多目标设计方法

人居环境改善涉及重大民生问题,节能减排是国家重大战略。因此,有必要寻求合理的居住建筑设计方法,使设计方案既满足居民的室内热舒适需求又能降低建筑能耗。基于多目标遗传优化算法,建立能够对建筑设计方案进行优化、实现增加室内热舒适时间比例的同时降低建筑全年冷热负荷的居住建筑设计双目标优化模型。最后,以重庆典型户型为实例进行优化,优化后的设计方案建筑全年冷热负荷降低了47.74%,室内热舒适时间比例提高了3.94%,验证了模型的可行性和准确性。     

基于室内热环境改善的湘北民居被动式 建筑设计策略研究

通过对湘北地区某乡村砖混结构民居的围护结构特点以及室内热环境状况进行调研,发现该类建筑存在围护结构热工性能差、建筑能耗高、室内热环境质量低等问题。针对上述问题,结合夏热冬冷地区的地域气候特点,提出了合理选择建筑朝向、改善围护结构热工性能、控制窗墙比以及自然通风等适应性的被动式建筑设计优化方案,利用Ecotect软件分析了上述优化策略对室内热环境改善的影响。通过正交试验方法设计试验方案,并计算分析了9组方案在全年典型日的P M V值,得到湘北民居最优设计方案。     

建筑环境对人体健康的影响

建筑环境包括建筑外环境、建筑室内热湿环境、建筑室内空气环境、建筑声环境和建筑光环境．简述建筑环境对人体健康的影响,并提出改善人居环境质量的措施：室内热湿环境可以通过被动法和主动法来改善;室内空气环境控制措施包括利用建筑设计实现自然通风、采用置换通风系统、选用绿色建筑材料．     

高大空间建筑置换通风系统观众席舒适性研究

针对高大空间建筑置换通风系统的热舒适性问题,选取采用置换通风系统的高大空间建筑观众席典型区域,根据采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)的推荐参数,采用标准k-ε双方程湍流模型,利用CFD商业软件对该区域进行数值模拟,详尽地分析该区域的流场、温度场、PMV场等的分布.该区域内后排观众席有温度过高的可能;而前排观众席则可能有吹风感;顶部灯光辐射对舒适性影响较大.模型内的平均风速为0.03 m/s,平均PMV值为0.73.结果表明,大空间建筑置换通风系统观众席的舒适性可满足设计要求.     

绿色建筑自然通风的外围护结构设计

自然通风,长久以来就被作为一种必不可少的建筑技术.空调技术的发展虽然一定程度上削弱了自然通风在建筑设计中的重要地位,但随着能源危机和温室效应的推进,越来越多的建筑设计回归到运用自然通风来营造舒适的室内环境,降低建筑能耗.建筑的外围护结构,作为建筑室内外的分界点,对建筑室内外通风换气起着重要的枢纽作用.本文选择在自然通风上比较有代表性的绿色建筑的外围护结构作为研究对象,对其自然通风设计上不同的设计方法进行总结分类,将其分为附加构造措施、与空间设计的结合和双层皮幕墙3种类型,进行分别论述,为建筑外围护结构自然通风设计和选择提供设计参考.     

建筑外立面构件对室内自然通风效率的影响

为研究夏热冬暖地区高密度城市中建筑外立面构件(遮阳板、翼墙和阳台等)对建筑室内外气流组织与室内自然通风的影响,采用计算流体力学数值模拟,通过改变来流风向(入射角度为0°和45°)、上游扰流建筑的高宽比以及垂直与水平外立面构件,建立了18个不同案例,模拟了不同位置房间室内自然通风换气次数效果.结果显示,当来流风向与建筑外窗法线方向成45°时,目标建筑所有房间均增加了换气次数.同时,外立面构件对室内自然通风效果的影响高度依赖于环境因素,包括近地面风向、目标建筑方位朝向和上游扰流建筑的高度比值,这些参数的相互作用影响了流场特性,改变了立面构件对目标建筑自然通风效率的影响效果.研究可为建筑立面优化设计提供借鉴.     

非对称建筑外形对周围风环境影响的数值模拟

目的分析非对称外形建筑周围风环境的风场分布及非对称建筑外形对周围风场分布的影响．方法以计算流体力学理论为基础，采用有限容积法对非对称几何体建筑风环境进行了数值模拟，并与宽度和高度相同的对称外形建筑周围风环境进行了比较分析．结果得到了非对称几何体建筑周围速度场、压力场、迹线图的分布，说明建筑的几何外形对其周围风场影响非常大，非对称几何体建筑与相对应的对称几何体建筑周围风场有很大不同．结论该建筑迎风面静压与建筑物后侧的负压相互间存在较大压差，有利于自然通风；hz=1．5（人行高度）风速低于5m／s，满足舒适性标准．建筑背面存在的负压和大的涡旋不利于污染物的排放．     

风环境视野下高层建筑群朝向——以杭州钱江新城四季青路地块为例

由于现在城市建筑呈现高层化和密集化的趋势,高层建筑对其所处地块内的风环境的影响十分显著,并且进一步影响到其室外行人的舒适性.改善高层建筑周边风环境是一个亟待解决的问题.首先,通过对杭州市钱江新城四季路地块6栋高层建筑群的周边风环境进行实测,筛选出建筑群体朝向对室外风环境影响较大的部位并确定测点.其次,针对所发现的风环境不佳问题,通过建立地块模型,不断改变各建筑单体的朝向角度,得到8种典型朝向布局.最后,利用CFD流体力学数值分析模拟软件phoenics对8种布局进行模拟,得到人行高度(1.5m)上的风速比的分布情况.对比发现,通过建筑朝向的改变能够达到优化高层建筑群周围风环境的目的,通过探求风环境与建筑朝向之间的关系,研究结果为本地区进行高层建筑群体朝向设计时提供参考.     

不同自然通风方式室内热舒适性研究

采用数值模拟方法对自然下部通风、自然层状通风、自然顶部通风3种自然通风方式室内温度场和速度场进行研究,以获取3种自然通风方式中室内热舒适性,寻求各自然通风方式适用范围.研究结果显示,3种自然通风方式中人体头部与脚踝之间垂直温差均小于5℃,满足人体热舒适对垂直温差的要求.自然下部通风、自然顶部通风在人体呼吸区高度上气流速度分布比较均匀,除进风口以及出风口附近区域其他区域气流速度均小于引起人体不舒适的最低气流速度0.25m/s,基本满足人体热舒适对吹风感的要求.在实际操作中,应根据当地气候条件以及室内不同功能选择合理的自然通风方式.     

自然通风条件下热舒适性的模拟分析

采用基于CFD理论的Airpak软件对自然通风（正弦周期性波动的风速）条件下的热舒适性进行模拟分析,通过预测平均热感觉（PMV）指标和不满意率（PD）指标对热舒适性进行评价,比较人体对低频（0.3、0.4、0.5 Hz）变化风速的满意度。结果表明,在室内温度、相对湿度等条件不变时,PMV值与风速呈现出相同的变化规律,人体对变化频率为0.3 Hz的风速最满意。     

自然通风作用下计算机房夏季热环境数值模拟

为了研究自然通风作用下计算机房夏季热环境能否满足学生舒适度的需要,通过对计算机房实地测量,利用测量数据建立数学模型,并以部分测量参数作为模型的边界条件,利用CFD软件对计算机房进行数值模拟.将模拟结果与实测数据进行对比,表明计算机房内温度场和速度场的数值模拟结果与实测结果趋于一致.通过分析模拟结果,找到计算机房通风不良的位置,并对该处的设计缺陷提出相应建议,对计算机房的热舒适性做出分析,且对机房空调设计给出具体建议.结果表明,自然通风作用下计算机房夏季热环境不能满足学生舒适度需要,且计算机房应当安装空调.     

地板辐射与置换通风空调系统运行参数

建立了基于EnergyPlus的地板辐射供冷加置换通风空调系统模型,模拟得到的室内温度和辐射地板所承担冷量与实验结果的误差小于±79／6。在此模型基础上,改变送风参数和供水参数,得到置换通风供冷量、辐射地板供冷量、地板表面温度、室内空气平均温度、AUST温度等参数的变化规律。结合热舒适性模型,得到满足室内热舒适性（-0．5≤PMV≤0．5）条件下,置换通风的送风参数和辐射地板的供水参数范围,为复合系统设计和应用提供依据。     

基于STAR-CCM+的发电机组流场分析及结构改进

发电机组高性能和轻量化的设计需求对其冷却系统提出了更高的要求。发电机组散热效果好可保证机组在最佳温度下工作,确保机组稳定可靠运行。为评估一款发电机组散热性能,基于CFD分析方法,采用流体分析软件STAR-CCM+对该发电机组进行流场分析,并依据流场分析结果针对性地提出结构改进方案。结果表明,发电机组原结构缸头出风直接吹向油箱底部,消声器表面无风流经,整机散热存在风险。通过添加缸头导风罩和消声器通风罩的方法改善了发电机整机散热性能:油箱底部表面速度降低明显,消声器处冷却风量从28.91 g/s提升至135.78 g/s,风量提升明显,消声器表面平均风速约4.04 m/s。温度实测结果表明,机组额定功率运转120 min,改进后机组的油箱底部和电机顶部温度降低了38 ℃和17 ℃。研究结果可为发电机组散热性能评估及结构改进提供参考。     

层式通风下室内气流组织特性数值仿真

针对层式通风这一新型通风方式,在考虑外窗得热的条件下,通过采用Navier-Stokes方程与RNG的k-ε涡粘性湍流模型对空间气流的三维温度场、速度场、污染物CO2浓度场模拟,计算PPV及PPD指数,并且与相同情况下的置换通风方式进行对比.分析结果表明,在换气次数相同条件下,层式通风方式较置换通风方式能使呼吸区获得更好的IAQ与人体热舒适度.     

基于TinyOS的无线热舒适度测量系统

单一的室内环境温度作为被控变量的控制系统,难以满足人们对室内环境舒适性以及节能的要求。开发了基于TinyOS操作系统的无线热舒适度测量系统,无线传感网络节点组成多跳网络,用以采集温湿度等室内环境参数,并实时计算热舒适度PMV（Predicted Mean Vote）指标值。分析了测量误差产生的主要原因,并利用超闭球CMAC（Hyperball CMAC,HCMAC）神经网络进行了误差补偿,实验结果表明,补偿后的PMV精度得到了明显的改善。该系统可为热环境舒适度实时控制提供便捷的无线数据采集和有效的PMV指标测量方法。     

超空泡航行体加速段通气规律设计

利用高速射弹试验对超空泡的形态特性进行了研究,获得了空泡数与超空泡形态参数之间的拟合公式.以此为基础,结合相关文献中的空泡数与通气系数之间的经验公式等,对水下超空泡航行体加速段通气规律进行了系统研究,并给出了算例设计.设计结果表明,加速段速度从25 m/s增长到95 m/s的过程中,要求通气量在0.002~0.17 m3/s,而超空泡长度从0.57 m增长到2.24 m,覆盖模型的95%表面积,具有很好的理论减阻效果.