基于CFD的某展览建筑空间自然通风优化设计与研究

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基于CFD的村镇房屋室外风环境模拟分析和优化设计

2017年第11期（总第45卷第321期)建筑节能■绿色建筑与设计doi：10.3969 /j.issn. 1673-7237.2017.11.003基于CFD的村镇房屋室外风环境模拟分析和优化设计张兆昌，范旭红，杨帆，王军，袁明洋(江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013)摘要：与城市居民相比，村镇居民对室内外自然通风的依赖性更大。

村镇房屋由于缺乏规划，风环境的研究还很少。

通过实地测量绘制示范村平面布置图及其周围建筑图，借助CFD模拟分析，对其室外风场进行定量分析和设计优化。

模拟得出：各工况下示范村整体室外风环境良好，但是由于过渡季来风方向经过东侧工厂区造成空气环境质量较差，建议示范村东侧增加高大绿化带；大多村镇房屋均围有围墙，造成夏季一层通风不畅，建议采用“传统篱笆、栅栏等围合”或者“砖砌栅栏”等方式。

关键词：村镇房屋；CFD模拟；室外风环境；优化设计中图分类号：TU023 文献标志码：A文章编号：1673-7237(2017)11-0011-05Simulation Analysis and Optimization Design of Outdoor WindEnvironment of Rural Houses Based on CFDZHANG Zhao- chang，FAN Xu- hong，YANG Fan，WANG Jun，YUAN Ming- yang (School of Civil Engineering and Mechanics，Jiangsu University,Zhenjiang212013，Jiangsu,China)Abstract：Compared with urban residents，the rural residents are more dependent on natural ventilation. Due to the lack of planning，the study of wind environment is very seldom. The paper draws the plan of demonstration village and its surrounding buildings. By CFD simulation analysis，quantitative analysis and design optimization of outdoor wind field is studied. Simulations show that outdoor wind environment of the demonstration village is good. But in transitional season，wind flows through the East Industrial Zone，causing poor quality of air environment，so increasing the green belt on the eastern side is proposed；In summer，most rural houses are surrounded by walls，causing a poor ventilation on the first floor，so the use of “ traditional fence”or “ 1. 5 meters brick wall +fence”are proposed.Keywords：rural houses；CFD simulation；outdoor wind environment；optimal design〇引言村镇房屋建设时由于缺乏合理的规划，村镇房屋布局和个体房屋布置随意性均较大大加室外风环境影响因素多且复杂，导致村镇室外风场多种多样，风场分布严重不均匀。

CFD在建筑设计中的应用

谢谢！
九、CFD在暖通空调设计中的应用
这方面的应用也主要有两个方面： 1、通风空调空间的气流组织设计 2、建筑设备性能的研究改进
9.1 通风空调空间的气流组织设计
通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调的效果，借助CFD可以预测仿真气流分布、温度分布、热舒适性等，从而指导设计。通风空调空间通常又可分为：
三、自然通风的整体设计
自然通风分五个层次：区域自然通风、城市自然通风、小区自然通风和室内自然通风。其整体设计步骤一般为： 1、确定大气候的自然通风潜力： 2、建筑微环境的自然通风设计与评估： 3、建筑单体室内自然通风设计与评估
3.1 确定大气候的自然通风潜力
大气候区域自然通风潜力分析，即区域及城市自然通风潜力分析：根据建筑所在地区的宏观气候条件，如宏观风速分布和风向（风玫瑰图）、宏观气温分布、太阳辐射照度、室外空气湿度等来确定该地区气候的自然通风潜力。即有必要收集建筑所在地区的气象参数的逐时变化情况资料并进行分析。
普通建筑空间，如住宅、办公室、高大空间等；特殊空间，如洁净室、客车、列车及其它需要空调
的特殊空间。
下图为利用CFD设计的某体育馆高大空间的气流组织结果。
某体育馆空调送风速度分布图
结
语
按我国现行的设计体制，计算机模拟仿真既不属于建筑师应该掌握的一门技巧，也不属于空调设计师应该掌握的技术，又没有建立建筑环境的评估体制和相应的评价系统，所以在我国的设计单位普及这种技术目前还较困难。但近年来迫于居住者对环境品质的强烈要求，国内许多建筑开发商在积极的拉动这项技术的应用市场。
计算流体动力学（CFD）在建筑设计中的应用
Ph.D 王远成
主要内容

基于CFD模拟的住宅小区风环境的优化研究

_色性能 Green Performance基于CFD模拟的住宅小区风环境的优化研究Residential Area Wind Environment Optimization Based on CFD Simulation姚昊翊i，吴笛2，任昕瑜^张海麟云南师范大学能源与环境科学学院，云南昆明650504; 2.广东工贸职业技术学院，广东广州510000)摘要：将风速比和风速不均匀系数作为风环境的评价指标，基于CFD模拟软件AirPak，模拟不同容积率和不同建筑密度的住宅小区的风环境。

在16个工程案例中，每个案例均匀选取行人常到达的50个点作为测试点，比较不同容积率的住宅小区内部行人高度处（1.5 m高度处）的风速、风速比和风速不均匀系数及其分布并绘制柱状图和散点图。

总结居住区规划布局中不同容积率及不同建筑密度居住小区的风环境变化规律，同时对居住小区规划布局过程中常见的风坏境问题提出相应的改进措施。

关键词：风速比；风速不均匀系数；CFD模拟；风环境；住宅小区布局中图分类号：TU201.5 文献标志码：A文章编号：1674-8MX(2020)03-040-04当前，我国城市的快速发展及人口的迅速膨胀使得很多城市新建了大量住宅小区发达地区在土地资源十分宝贵的情况下，大多数只能采取紧凑型（高容积率、高建筑密度）的开发模式。

这种模式虽然有利于提高能源的利用率，但可能会恶化住宅小区周围的小气候11]，通风不畅便是恶果之一。

住宅小区室外风环境的好坏关乎小区的宜居性，住宅小区布局的优化有利于改善空气质量，促进污染物消散。

随着“绿色建筑”概念的推广，住宅小区风环境已成为评价“绿色建筑”等级的一个重要指标，促使国内外学者对风环境进行了大量的研究121。

国内研究者总结了 4种理想化的城市住宅小区布局模式，整理风环境模拟数据得出住宅小区容积率与风环境的变化规律|3]。

有的研究者通过实际测量及调查居住区的室外风环境，提取出不同容积率、不同建筑密度、不同空间高度的典型布局模式，通过风环境的模拟评估来探讨能够提升居住区环境品质的规划策略|41。

269 上海某公共展厅自然通风模拟研究

上海某公共展厅自然通风模拟研究上海建科建筑节能技术有限公司戚大海张蓓红摘要采用正交试验设计的方法和CFD模拟技术考察在过渡季节，中庭两侧门是否关闭，来流风向以及来流风速大小这三个因素对室内气流组织的影响；研究最不利工况自然通风条件下的室内气流组织分布；对自然通风的时间尺度节能率进行了评估。

结果发现在过渡季节，对于室内气流组织，中庭两侧门是否开启和来流风速的影响力相当，而来流风向影响最小。

即中庭两侧门打开，来流风与通风口垂直时的自然通风效果最好;中庭两侧门的打开对充分利用室外空气消除室内负荷，延长自然通风时间，提高室内舒适度和空气品质具有重要意义；正常情况下，全年至少有三分之一的时间可以实现自然通风，自然通风状况良好。

关键词公共展厅自然通风正交试验 CFDNatural Ventilation Study of a Public Exhibition Room in Shanghai by CFD SimulationQI Da-hai, ZHANG Bei-hongShanghai Jianke Building Energy Service Co.,Ltd. Shanghai 200032, ChinaAbstract: Effects of three facts (if side doors are closed, direction of the coming wind and its velocity) on air distribution were researched by orthogonal experimental design and CFD simulation in transition season. Air distribution of the most unfavorable conditions was also studied, and the energy-saving rate was valuated from the time point of view. The results show that facts of if side doors are closed and velocity of coming wind have almost the same influence on the air distribution while the effect of direction of the wind is weakest. It is meaningful to open the side doors because it can remove indoor load, extend natural ventilation time, improve thermal comfort and indoor air quality effectively. Natural ventilation can last one third of the year, which is quite energy –efficient.Keywords: exhibition room, natural ventilation, orthogonal experimental, CFD0引言良好的自然通风不但有利于室内空气品质的提高，也有利于建筑节能、为考量某公共展厅在过渡季节自然通风的情况，需要预测自然通风状态下的室内气流组织。

基于CFD技术的大空间建筑气流组织分析

厂房分层空调气流组织进行了数值模拟，到了分得层空调的温度场，速度场，为分层空调系统的节能
计，在室内工作的人们有８％的时间处于室内【，０ＪＪ随着 “ 态建筑综合症 ”的日益凸现，内空气品病室
质（ｎｏｒｒｕｌｙＡＱ）越来越受到人们的重ＩｄｏＡｉａｔ，ＩＱｉ视。然而要改善室内空气品质，良好的室内气流组织必不可少。回风方式及送回风风速又是影响气送
置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了实
验验证。文献［】出了一种以上送下回及下送上回３提互换来满足大空间空调所需的特点的送回风方式，这种送回风方式特别适合冬季和夏季的季节交换的特点。文献［】４利用计算流体力学方法对一个高大
第２５卷增刊２１年１０１０月
制冷与空调
ＲｅｒｅａｉｎａｄＡｉＣｏｄｔｎｎｆｉｒｔｎｒｎｉｏｉｇｇｏｉ
Ｖｏ１ｕｐ．．Ｓ２５
０ｃ．０ｌ．０～０５ｔ２１０１０
文章编号：１７．６２（０１６１６１２１）增刊．０．５０１０
［ｓａｔＩｒｅｎｌｓｉｏｇｎｚｔｎｏｒｅｓａｅｕｌｉｇｓｔＤｐｙｉｌｄｌｔｒｔｆ．ｈｇＡｂｔｃ］ｎｏｄｒｏａａｉａｒｒａｉｉｆａｃｉｎ，ｅｕａ２ｈｓａｍｏｅｗｉａａｉｏ２ｉｈｏｒｔｙｓａｏｌｇｐｂｄｐｃｈｏ１（ｔｗｉｈ，ｎｓｄＣＤ（ｏｕａｏａｆｉｙａｃ）ｓｆａｅｓｌｔｔｅｂｉｉｇａｒｏｒａｉｔｎＢｈｎｉｇｔｅｄ）ａｄｕｅＦｃｍｐｔｔｎｌｌｄｄｎｍｉｓｏｔｒｉａｈｕｌｎｉｗｏｇｎｚｉ．ｙｃａｇｎｈｔｉｕｗｍｕｅｄｌｆａｏ

运用CFD技术进行建筑通风空调设计的探索

射流修正，过反复迭代对温度和速度进行校核．后找到合理通最的送回风方案和参数。这种方法忽略了很多其他因素．排风口如的尺寸和位置、源的性质和位置等，热因此，必然有一定误差，它在某些情况下甚至有很大误差。针对高大空间空调气流组织设计的问题，目前，通界的主暖要研究手段是用ＣＤ技术进行气流数值分析与模型实验相结合。Ｆ由于气流数值分析能够考虑室内的各种可能的内扰、边界条件和初始条件，因而它能全面地反映室内的气流分布情况。而便于从发现最优的气流组织方案；模拟实验则主要用来对重要的数据进行验证，或者进行必要的修正。因此，气流数值分析和模型实验的结合是一种较好的气流组织设计方法。当前，内在这方面取得的成果有：南大学土木工程学院国湖对长沙世界之窗中心剧场（大剧院）设计方（空调下转第１２页）５
（接第１０页）更可靠。上５地线２３５有了漏电保护，应有接地保护。．．也任何一种电气产品。都有可能出现故障，电开关也有出现故障的可能；了接地保护，漏有当漏电开关出现故障时，接地保护仍能起到保护作用。但漏电开关的输出中性线不准碰地，否则。漏电开关无法合闸。２３６有了良好的接地装置。户仍应配置漏电开关。当发生．．每电气设备外壳带电时，接地装置的接地电阻再小，故障未解除在前，备外壳对地电位是存在的，电击可能；采用漏电开关。设有若只要漏电电流小于３ｍＡ，０３秒时间内就可能使电源断开；０在．插座所接的电气设备，人体随时有接触的可能。因此，要有漏电插座保护。挂壁式空调因人手难以碰到，不带漏电保护。故可最后需要注意的是．费者在入住新房装修竣工时，向房产消必商索要住宅电气设计布线图。设计图中应标明导线规格及暗走向。对住宅电路了然于胸。实人住，以便踏在选择电气线设计配置时不要图便宜，事。电气线路属于隐蔽工程，来更换起来更麻省将烦，更费钱。所以最好做到一步到位。一次性的投能换来今后几十年住宅生活的电气安全，家用电器的使用便和避免意外损坏。

基于CFD模拟的办公室自然通风方案研究

流时ꎬ空气流动直接对流时的空气流动较差ꎻ当门窗
中占比非常大
[１]
ꎮ 而节能建筑在社会总建筑中的占
比较小ꎬ由此可见我国建筑节能水平还有很大的提升
空间ꎮ 以夏季工况为例ꎬ在空调房内ꎬ为降低建筑能
耗ꎬ人们通常会采取关闭门窗这种减小通风量的方法
的开启位置在靠角落时ꎬ空气流动的路线受到阻碍ꎬ
空气流动更差ꎬ甚至空气流通不到部分区域ꎬ室内风
２０２３年第１２期( 总第５１卷第３９４期)
Ｎｏ. １２ｉｎ２０２３( ＴｏｔａｌＶｏｌ. ５１ꎬＮｏ. ３９４)
建筑节能( 中英文)
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢＥＥ
■暖通空调
ＨＶ＆ＡＣ
ｄｏｉ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.２０９６￣９４２２.２０２３.１２.０１７
基于ＣＦＤ模拟的办公室自然通风方案研究 ∗
ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｃａｎｅｎｓｕｒｅｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｖａｉｌａｂｌｙ. Ａｓａｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｗａｙｏｆ
ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎꎬ ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ.
内容、通风方案设计以及自然通风的监控和模拟等方
面介绍了自然通风的现状ꎬ并发现了目前的一些不足
之处ꎬ针对这些不足提出一系列优化方案
[２－４]
ꎮ 宋宇
辉、王冬梅等人采用ＣＦＤ仿真模拟软件对某建筑进
行自然通风模拟ꎬ并分析了建筑室内的通风情况ꎬ根
１９８ｍｍꎮ 春季在３月中旬到６月上旬ꎬ受冬季的影

基于CFD的大空间建筑自然通风优化设计

d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2023.02.028基于C F D 的大空间建筑自然通风优化设计贾芳芳(平凉市建筑勘察设计院有限责任公司,平凉744000)摘要: 为解决大空间建筑物内部空气流通问题,以甘肃省兰州市大跨度大空间展览厅为研究对象,运用有限元体积法数值模拟软件建立三维空间模型,考虑进排风口高差㊁进风温度和室内热源3个重要参数对自然通风效果的影响㊂结果表明,进排风口高差与建筑高差比值m ㊁进排风口面积与地面面积比值r 均会对建筑热压通风换气次数产生显著影响;随着进风温度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线均呈近线形增加,排风口面积㊁进风温度对热压通风换气量影响显著,而进风口面积对热压通风换气量的影响较小;随着室内热源强度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线均变化不大㊂排风口面积对热压通风换气量影响显著,而进风口面积㊁室内热源强度对热压通风换气量的影响较小㊂关键词: 建筑自然通风; 大空间建筑; 空气湍流; 计算流体动力学(C F D )C FD -b a s e dO p t i m i z a t i o nD e s i g no fN a t u r a lV e n t i l a t i o n f o r L a r g e S p a c eB u i l d i n gs J I AF a n g -f a n g(P i n g l i a n g A r c h i t e c t u r a l S u r v e y a n dD e s i g n I n s t i t u t eC o ,L t d ,P i n g l i a n g 744000,C h i n a )A b s t r a c t : I no r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e mo f i n t e r n a l a i r c i r c u l a t i o n i n l a r g e s p a c e b u i l d i n g s ,t a k i n g t h e l a r g e -s p a n a n d l a r g e -s p a c e e x h i b i t i o nh a l l i n a c i t y i nG a n s uP r o v i n c e a s t h e r e s e a r c ho b j e c t ,t h e t h r e e -d i m e n s i o n a l s p a c em o d e lw a s e s -t a b l i s h e db y u s i n g t h e f i n i t e e l e m e n t v o l u m em e t h o dn u m e r i c a l s i m u l a t i o n s o f t w a r e ,t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e i n f l u e n c e o f t h r e e i m p o r t a n t p a r a m e t e r s ,n a m e l y ,t h eh e i g h t d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e i n l e t a n d o u t l e t ,t h e i n l e t t e m p e r a t u r e a n d t h e i n -d o o r he a t s o u r c e ,o n t h en a t u r a l v e n t i l a t i o nef f e c t .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e r a t i oo f t h eh e igh t di f f e r e n c eb e t w e e n t h e a i r i n l e t a n d t h e a i r o u t l e t t o t h e b u i l d i n g h e i gh t d i f f e r e n c e m ,a n d t h e r a t i o o f t h e a i r i n l e t a n d t h e a i r o u t l e t a r e a t o t h e g r o u n da r e a r w i l l h a v e a s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e a i r c h a n g e t i m e s o f t h e b u i l d i n g 's t h e r m a l p r e s s u r e v e n t i l a t i o n ;W i t h t h e i n c r e a s e o f a i r i n l e t t e m p e r a t u r e ,t h eh e a t p r e s s u r ev e n t i l a t i o nv o l u m e c u r v eu n d e r a l lw o r k i n g c o n d i t i o n s i n c r e a s e s n e a r l y l i n e a r l y .T h e e x h a u s t a r e a a n d a i r i n l e t t e m p e r a t u r e h a v e a s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e h e a t p r e s s u r e v e n t i l a t i o n v o l -u m e ,w h i l e t h e a i r i n l e t a r e ah a sas m a l l i m pa c t o nt h eh e a t p r e s s u r ev e n t i l a t i o nv o l u m e ;W i t ht h e i n c r e a s eo f i n d o o r h e a t s o u r c e i n t e n s i t y ,t h e h e a t p r e s s u r e v e n t i l a t i o n v o l u m e c u r v e u n d e r a l l w o r k i n g c o n d i t i o n s h a s l i t t l e c h a n g e .T h e a r e a o f e x h a u s t o u t l e t h a s a s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e h e a t p r e s s u r e v e n t i l a t i o n ,w h i l e t h e a r e a o f a i r i n l e t a n d t h e i n t e n s i t y o f i n d o o r h e a t s o u r c eh a v e a s m a l l i m pa c t o n t h eh e a t p r e s s u r e v e n t i l a t i o n .K e y wo r d s : b u i l d i n g n a t u r a l v e n t i l a t i o n ; l a r g es p a c eb u i l d i n g ; a i r t u r b u l e n c e ; c o m p u t a t i o n a l f l u i dd y n a m i c s (C F D )收稿日期:2023-01-18.作者简介:贾芳芳(1987-),工程师.E -m a i l :1054587318@q q.c o m 城市化的进程中,建筑物为居民提供了生活㊁办公㊁娱乐和商业的场所[1]㊂为了满足人类日益增长的生活质量需求,具有创新理念和复杂结构跨度的建筑层出不穷,建筑物也向大空间大跨度发展,比如超级商超㊁大型博物馆㊁火车站㊁超大空间图书馆等,这些建筑物中具有人流密集㊁建筑物高度和体量大㊁跨度大㊁荷载密度大的特点[2],对建筑室内空气质量㊁自然通风效率的要求也不断增加㊂在双碳目标背景下,为实现绿色生态㊁节能环保建筑的建设,高效率地利用资源,降低建筑全周期内的能源消耗,研究大跨度空间建筑自然通401Copyright ©博看网. All Rights Reserved.风设计是生态建筑技术的重要内容㊂通过利用自然空气的流动提高人与自然的亲和力,保持建筑空间居住环境的舒适性,对于城市绿色健康建筑理念的推广具有十分重要的意义㊂1 工程概况甘肃省兰州市大跨度大空间展览厅位于市中心区域,建筑高度为16.5m ㊁3层,总建筑面积约5200m 2㊂展览园区占地总面积约120亩,整体仿照汉唐建筑风格,项目总投资3.79亿元㊂展厅整体空间跨度大㊁层高大,可以适用于多种环境形式的展览,提供虚拟影像㊁沙盘模型㊁场景复原等功能数字展示,为城市的公益性或非公益性展览提供了良好的建筑空间㊂大空间建筑自然通风设计与当地的气候特征明显相关,温度特征和风速特征是建筑设计热压通风的重要边界条件[3,4]㊂对甘肃省兰州市全年的月平均气温和平均风速统计,结果如图1所示㊂从图1中可以看出,甘肃省兰州市全年的月平均高温曲线和月平均低温曲线均呈现较为一致的变化规律,为单峰型变化,在7月份月平均高温达到最大,为27ħ,在8月份月平均低温达到最大,为17ħ;甘肃省兰州市全年的平均风速呈现波动多峰变化,其中1月份㊁4月份和7月份㊁8月份为平均风速较大的月份,平均风速分别为9.7m /s ㊁9.1m /s㊁10.5m /s ㊁10.6m /s ㊂2 空气动力学基本方程理想状态下,建筑物内自然风的流动遵循空气动力学的基本规律,如式(1)~式(3)所示[5]㊂∂ρU i ∂x i =0(1)∂ρU i ∂t +∂ρU i U j ∂x i =-∂p ∂x i +∂∂x j μ∂U i ∂x j +∂U j ∂x æèçöø÷æèçöø÷i +ρβg i T r e f -()T (2)∂ρh ∂t +∂ρh U j ∂x j =∂∂x j λC p ∂h ∂x æèçöø÷j +S H (3)式中,ρ为自然空气的密度,一般取值为1.20k g /m 3;x i ㊁x j 为空间坐标,m ;U i ㊁U j 为空间坐标x i ㊁x j 上的空气流速,m /s ;p 为大气压强,一般取值为101325P a ;μ为空气动力粘度,k g /(m /s );T r e f 为参考温度,ħ;T 为空气温度,ħ;g i 为空间坐标x i 上的重力加速度,z 方向为9.81m /s 2,其余方向为0m /s 2;β为空气热膨胀系数,K -1;λ为空气导热系数,W /(m ㊃K );h 为空气定压比焓,J /k g ;C p 为空气定压比热容,一般取值为1007J /k g /K ;S H 为热源,W ㊂在实际工程中,空间内的自然风并非是均匀流动的,而是属于湍流㊂湍流空气在扩散运动的过程中,其动能随时间的变化而不断变化,不同位置的空气动能既存在能量的耗散,又存在能量的补充,因此,对于湍流这一运动规律的物理描述较为复杂,多采用湍流动能κ㊁湍流动能耗散率ε对式(3)进行改进,形成半经验的计算方法,如式(4)㊁式(5)所示[6,7]㊂∂ρκ∂t +∂ρκU j ∂x j =∂∂x j μ+μt δæèçöø÷k ∂κ∂x æèçöø÷j +G k +G b -ρε-Y m +S k (4)∂ρε∂t +∂ρεU j ∂x j =∂∂x j μ+μt δæèçöø÷ε∂ε∂x æèçöø÷j +C 1εεκG k +C 3εG ()b +S ε(5)式中,G k 为平均速度梯度引起的湍流动能,k J ;G b 为不稳定层结构浮力产生的湍流动能,k J ;Y m 为湍流扩散产生整体耗散率,%;C 1ε㊁C 2ε㊁C 3ε为计算恒定值;δκ㊁δε为湍流普朗特数;S ε为空气外源项㊂3 基于C F D 的大空间建筑自然通风设计关键影响参数为了研究大空间建筑自然通风设计的关键影响参数,该文基于有限元体积法数值模拟软件F l u n e n t 程501Copyright ©博看网. All Rights Reserved.序建立三维空间模型,考虑进排风口高差㊁进风温度和室内热源3个重要参数对自然通风效果的影响[8]㊂计算时,考虑温度对自然风密度的影响,将布辛那斯克参数工作温度设置为290K,采用适用于体积流动的分离隐式求解器,达到计算加速收敛的目的[9,10]㊂建立的计算模型中,将上部排风口与建筑顶部平齐,进排风口高差与建筑高度比值分8种计算工况,分别为m=0.2㊁m=0.3㊁m=0.4㊁m=0.5㊁m=0.6㊁m=0.7㊁m= 0.8㊁m=0.9,而进排风面积与地面面积的比值则分为5种计算工况,分别为r=1.2%㊁r=1.7%㊁r=2.2%㊁r=2.7%㊁r=3.2%㊂图2为不同进排风口高差与建筑高度比值对热压通风换气次数影响的计算结果㊂从图2中可以看出,不同进排风口面积与地面面积比值r情况下,室内自然风换气次数随进排风口高差与建筑高差比值m的曲线变化关系较为一致,均随着进排风口高差与建筑高差比值m的增加而呈不规则线形增加;在进排风口面积与地面面积比值r=1.2%时,室内自然风换气次数随进排风口高差与建筑高差比值m的增加速率较慢,而在进排风口面积与地面面积比值rȡ1.7%时,室内自然风换气次数随进排风口高差与建筑高差比值m的增加速率较快;在同一进排风口高差与建筑高差比值m情况下,随着进排风口面积与地面面积比值r的增加,室内自然风换气次数不断增加㊂由此表明,进排风口高差与建筑高差比值m㊁进排风口面积与地面面积比值r均会对建筑热压通风换气次数产生显著影响㊂为了考虑进风温度对大空间建筑室内自然通风效果的影响,将进风温度设置为4种工况,分别为T=20ħ㊁T=25ħ㊁T=30ħ㊁T=35ħ㊂计算还考虑了不同排风口面积和进风口面积的影响,将排风口面积设置为2种情况,分别为R1=1㊁R1=2,进风口面积也设置为2种情况,分别为R2=5㊁R2=6㊂图3为不同进风温度对建筑热压通风换气量的影响计算结果㊂从图3中可以看出,随着进风温度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线表现为较为一致的变化关系,随着进风温度的增加而呈近线形增加㊂在同一排风面积R1条件下,进风口面积R2=6的热压通风换气量比进风口面积R2=5的热压通风换气量略大,而在同一进风面积R2条件下,排风口面积R1=2的热压通风换气量远大于排风口面积R1=1的热压通风换气量㊂由此表明,排风口面积㊁进风温度对热压通风换气量影响显著,而进风口面积对热压通风换气量的影响较小㊂为了考虑室内热源强度对大空间建筑室内自然通风效果的影响,将室内热源强度设置为7种工况,分别为H=80W㊁H=100W㊁H=120W㊁H=140W㊁H=160W㊁H=180W㊁H=200W㊂计算还考虑了不同排风口面积和进风口面积的影响,将排风口面积设置为2种情况,分别为R1=1㊁R1=2,进风口面积也设置为2种情况,分别为R2=5㊁R2=6㊂表1为不同室内热源强度对建筑热压通风换气量的影响计算结果㊂从表1中可以看出,随着室内热源强度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线表现为较为一致的变化关系,均变化不大㊂在同一排风面积R1条件下,进风口面积R2=6的热压通风换气量比进风口面积R2=5的热压通风换气量略大,而在同一进风面积R2条件下,排风口面积R1=2的热压通风换气量远大于排风口面积R1=1的热压通风换气量㊂由此表明,排风口面积对热压通风换气量影响显著,而进风口面积㊁室内热源强度对热压通风换气量的影响较小㊂601Copyright©博看网. All Rights Reserved.表1 不同室内热源强度对建筑热压通风换气量的影响室内热源强度/W热压通风换气量/(m 3㊃s -1)R 1=1,R 2=6R 1=1,R 2=5R 1=2,R 2=6R 1=2,R 2=5800.3700.3320.5860.5661000.3600.3200.5880.5701200.3090.3020.5970.5751400.3090.3020.5980.5801600.3090.3020.5990.5891800.3100.3040.6000.5902000.3110.3060.6010.5934 结论a .不同进排风口面积与地面面积比值r 情况下,室内自然风换气次数随进排风口高差与建筑高差比值m 的曲线变化关系较为一致,均随着进排风口高差与建筑高差比值m 的增加而呈不规则线形增加㊂b .随着进风温度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线表现为较为一致的变化关系,随着进风温度的增加而呈近线形增加,排风口面积㊁进风温度对热压通风换气量影响显著,而进风口面积对热压通风换气量的影响较小㊂c .随着室内热源强度的增加,所有工况下的热压通风换气量曲线表现为较为一致的变化关系,均变化不大㊂排风口面积对热压通风换气量影响显著,而进风口面积㊁室内热源强度对热压通风换气量的影响较小㊂参考文献[1] 徐俊,穆正勇,殷子文,等.基于C F D 的某高层建筑室内自然通风的数值模拟[J ].黑龙江科技大学学报,2022,32(4):459-463.[2] 宋修教,张悦,程晓喜,等.平面空间划分对建筑自然通风性能影响的研究[J ].南方建筑,2022(3):56-63.[3] 黄丽蒂,王昊,武艺萌,等.基于C F D 的某校园宿舍区室外风环境模拟分析和优化设计[J ].建筑节能,2019,47(1):57-62.[4] 全柏铭,龙恩深,王子云,等.基于C F D 技术的大空间建筑气流组织分析[J ].制冷与空调,2011,增刊:1-5.[5] 崔艳秋,张成鑫.基于C F D 的夏季高校宿舍楼室内自然通风设计策略研究以济南某高校宿舍楼为例[J ].建筑节能(中英文),2022,50(2):86-92.[6] 金奇志,郭丹琳,刘宏伟,等.两种平面形态宿舍自然通风的C F D 模拟分析[J ].桂林理工大学学报,2022,42(2):417-424.[7] 钱玮昕,唐铭,董建锴,等.基于C F D E n K F 数据同化的室内多物理场精确预测技术的初步探讨与应用[J ].建筑科学,2022,38(10):81-88.[8] 贾佳,倪阳,贺维桢.拔风井对改善办公建筑过渡空间自然通风效果的模拟与验证以华南理工大学广州国际校区大数据实验中心为例[J ].建筑学报,2021(S 02):80-85.[9] 缪智昕.高大空间展览温室自然通风数值模拟与开窗优化[J ].制冷与空调(四川),2020,34(1):29-38.[10]闫凤英,王新华,吴有聪.基于C F D 的室内自然通风及热舒适性的模拟[J ].天津大学学报,2009,42(5):407-412.701Copyright ©博看网. 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基于CFD的校园室外风环境模拟分析和优化设计

收稿日期：2022-01-04作者简介：胜兴（1985-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士。

基于CFD 的校园室外风环境模拟分析和优化设计胜兴1，崔洁1，季爱宇2，李晖1，刘宇昕1（1.沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁沈阳110136；2.辽宁长鑫工程技术有限公司，辽宁开原112300）摘要：针对某大学校园的室外风环境问题，建立校园内建筑的三维计算模型，通过PHOEN ‐ICS 软件确定合理的计算区域、网格划分及边界条件，利用模型算法对夏季和冬季的校园风环境分别进行模拟计算。

根据模拟结果，探讨校园内存在的风环境问题及形成的原因，结合相关的评价标准及行人的舒适度对室外风环境做出评价，总结该高校校园的风环境特征，从校园整体布局、建筑群布局优化、建筑单体设计等方面提出优化风环境的策略，为校园的建设和规划提供参考和借鉴。

关键词：校园建筑；CFD 模拟；室外风环境中图分类号：TU119文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0001-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.001第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）风环境作为室外影响人体舒适度的重要因素之一［1-2］，已经受到业内诸多学者的关注。

目前，研究室外风环境的方法主要有3种：实地测量、风洞试验及使用计算流体力学（CFD ）技术对流场进行模拟。

张泽超等［3］利用HYBPA2019软件，对某住宅区室外风环境进行了模拟研究，得到了该小区冬夏两季的风速、风压及空气龄数值。

单雅琪［4］利用ENVI-met 模拟了布局模式在高层住宅园区内的冬季风环境情况，分别从风速值和风速变化比两个方面分析了建筑周围的风环境，得出了高层建筑园区内的不同布局形式对建筑室外的风环境的影响。

建筑物自然通风系统的设计与优化

建筑物自然通风系统的设计与优化随着人们对环境保护的日益重视，建筑物的可持续发展已经成为建筑行业的重要议题之一。

而在建筑物的设计与建造过程中，自然通风系统的设计与优化则成为了关注的焦点。

本文将探讨建筑物自然通风系统的设计与优化的重要性以及应该考虑的因素。

首先，先来了解一下建筑物自然通风的概念。

自然通风是通过利用自然气流来实现建筑物内部空气的流动，从而降低空调系统的能耗，并保障室内空气的新鲜与舒适。

相比于机械通风系统，自然通风具有节能、环保、经济等优势，因此受到了广泛的关注。

在设计自然通风系统时，首先应该考虑建筑物的朝向和布局。

建筑物的朝向决定了自然通风系统所能利用的气流方向，对于南北朝向的建筑物，应该设置有利于气流流通的窗户和门，以便将新鲜空气引入室内。

而建筑物的布局则需要考虑到气流的流通路径，避免出现死角和堵塞。

其次，自然通风系统的设计还需要考虑建筑物的外墙和屋顶的构造。

外墙和屋顶的材料和形式会对自然通风系统的效果产生重要影响。

例如，透气性好的材料和设计可以增加室内外气流的交换，提高通风效果。

而具有可调节开启度的窗户和天窗也可以帮助调节进出空气的量，并在需要时实现自动关闭。

另外，室内设备和家具的摆放也不容忽视。

合理布局室内空间可以避免摆放物品对气流流通的阻碍，确保自然通风系统的顺畅运行。

同时，一些家具和装饰材料也可能释放有害气体，因此在选购时应尽量选择环保的材料。

对于大型建筑物来说，自然通风系统的优化也是一项挑战。

大型建筑物通常有更多的房间和更复杂的结构，因此需要更加复杂的自然通风系统来保证室内的通风效果。

一种常用的方法是通过设置风塔或风亭来引导气流进入室内，并通过楼层之间的通风孔来实现多层楼之间的气流交换。

当然，这种设计需要考虑到建筑物的结构和美观性，以保证系统的可行性和实用性。

最后值得一提的是，自然通风系统的设计与优化需要综合考虑气候条件、建筑物用途和用户需求等多种因素。

不同气候条件下的自然通风系统设计存在差异，例如在炎热潮湿的气候中，可以借助水体或绿化来提供降温效果。

基于CFD模拟的绿色建筑自然通风优化设计研究

基于CFD模拟的绿色建筑自然通风优化设计研究发表时间：2018-07-20T11:01:20.040Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：张弼[导读] 摘要：本文对CFD模拟技术与建筑通风原理进行了简单介绍，并从总体布局、围护界面、建筑形体等几个角度对绿色建筑的自然通风优化设计策略进行了分析。

沈阳天华建筑设计有限公司 110032 摘要：本文对CFD模拟技术与建筑通风原理进行了简单介绍，并从总体布局、围护界面、建筑形体等几个角度对绿色建筑的自然通风优化设计策略进行了分析。

关键词：绿色建筑；自然通风；CFD模拟引言：在温室效应、能源短缺等问题的影响下，节能减排、绿色环保理念在建筑设计领域得到了更多的重视，绿色建筑已经成为了未来建筑设计的必然趋势，而自然通风设计则正是绿色建筑设计中的重要内容。

因此，利用CFD模拟技术进行绿色建筑的自然通风优化设计是非常具有现实意义的。

一、CFD模拟技术概述 CFD模拟技术是以计算机技术与数值计算技术为基础的一种现代模拟仿真技术中，其中CFD为英文Computational Fluid Dynamics的缩写，而其中文则可翻译为计算流体动力学。

简单来说，CFD模拟实际上就是通过计算机来对流体的实际流动情况进行仿真模拟，主要原理是利用数值求解控制流体流动的微分方程进行计算，从而确定某一连续区域内流体流动所形成的流场，并根据流场内的离散分布情况来实现对流体流动情况的近似性模拟[1]。

这一模拟仿真技术最早出现于上世纪三十年代，但直到上世纪七十年代中期，丹麦人才首次将其应用于暖通空调工程领域，对房间内的空气流动情况进行模拟，此后的短短三四十年间，CFD模拟凭借其成本低、速度快、适应性强等多方面优势在诸多行业领域中都得到了很好的应用，而绿色建筑的自然通风设计恰恰是其中应用较为广泛的一个领域。

二、建筑自然通风原理分析众所周知，自然界中的风实际上空气的流动，而不同区域间的空气压力差则是促成空气流动的主要原因，因此在建筑物中，制造不同区域的空气压力差就成为了自然通风的关键所在。

基于CFD数值模拟的绿色建筑通风设计可行性研究

基于CFD数值模拟的绿色建筑通风设计可行性研究王锡琴; 余东洋【期刊名称】《《技术与市场》》【年(卷),期】2019(026)012【总页数】3页(P21-23)【关键词】CFD; 绿色建筑; 数值模拟; 自然通风【作者】王锡琴; 余东洋【作者单位】成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106【正文语种】中文0 引言绿色建筑的最基本的理念是在人类可以健康、舒适的生活的前提下，最大程度地利用资源，节约资源，保护资源。

如今建筑、工业、交通是能源消耗的主要三大来源，并且中国是基建大国，为了降低建筑能耗，绿色建筑发展迅速。

因此通过一系列科学手段对绿色建筑通风设计进行优化是十分必要的。

CFD(Computational Fluid Dynamics简称CFD)，是一门由近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的交叉学科，可以对绿色建筑通风设计进行优化，极大地降低建筑能耗。

1 CFD数值模拟研究现状1.1 国外研究现状国外的绿色建筑研究兴起于20世纪70年代之前，分为3个阶段，分别为萌芽阶段、初步发展阶段、蓬勃发展阶段。

产生了世界上主要的三大绿色建筑评价体系：美国LEED评价体系、日本CASBEE评价体系及英国的BREEAM评估体系。

CFD 是一门具有很强的交叉性的学科，起源于20世纪60年代。

2001年，德国的Gluck [1]提出了分区耦合算法，实现对薄膜结构与风之间耦合作用的数值模拟，目前数值风洞对于解决结构与风荷载流固耦合问题前景十分广阔，进行风洞实验可以保证数值模拟的准确性。

CFD数值模拟利用有限体积法，能够有效适应复杂的几何体，研究高效，过程容易控制。

通过CFD模拟方法，对风环境进行数值模拟分析，有效地改变建筑朝向布局，优化风口布置，合理地利用周围建筑环境关系。

1.2 国内研究现状相对于国外的研究现状来说，绿色建筑中通风生态设计在国内的开展才刚刚起步，更多的传统民居中通风设计比较落后，我国目前通风设计形势不容乐观。

CFD 应用于房间混合通风模型的优化研究

4
Fr =
u ( B / h)
1/3
式中： u为机械送风速度，ｍ／ｓＢ为热流量，m4 /s3 h为两自然通风口的垂直距离， m 另外，计算区域的平均温度Ｔｎ也是衡量房间热舒适性的一个重要指标。
三、数值模拟
３．１数值模拟及ＣＦＤ概述
对于描写流动与换热的偏微分方程，数学界已发展出了不少获得其精确解的方法，我们称之为解析方法（ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎ）。这些精确解是在整个求解区域内连续变化的函数。但是直到目前，这些解还只能对少量的简单情形得出，对于大量具有工程实际意义的流动与换热的复杂问题，数值方法得到了越来越广泛的应用。数值方法是指对描写流动与传热问题的控制方程采用数值方法，通过计算机予以求解的一门交叉学科。ＣＦＤ（计算流体力学）就是其中一种。其基本思想是，把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场（速度场、温度场、浓度场等），用一系列有限个离散点（称为节点）上的值的集合来代替，再通过一定的原则建立起这些离散点上变量之间关系的代数方程（称为离散方程），最后求解所建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似值。
Et =
tp − t 0 tn − t 0
3
式中：
ｔｐ为排风温度ｔ０为送风温度ｔn为工作区平均温度
温度效率实际上就是房间总余热量与工作区聚集的余热量的比值。温度效率越大，表示通风系统所需处理余热量越小，即单位质量送风的有效除热能力越强。温度效率反映的是温度梯度，即室内的热力分层特性。由此可见，温度效率是一个直观可靠的评价指标，因此把温度效率作为其中一个重要评价指标。对于室内含有内热源的通风房间，室内空气的流动是由送风冷射流和热源引起的热射流共同作用而形成的，二者之间存在着动量、热量的交换和掺混，两者强度的相对大小决定了室内的气流分布及热分布状况。考虑机械通风（以一定的机械动量向室内送风）与热压自然通风相遇的工况：如果热源温度足够高，那么房间的气流将呈现向上运动趋势，从而将热污染通过上部的风口排出；反之，气流运动趋势也可能相反。然而，这些气流运动特性是与通风方式、风口位置、热压强度、房间几何尺度等密切相关的。本文采用数值方法，进行了大样本工况模拟计算，以期找出机械通风对自然通风的影响程度；从而解决二者共存时，从增益到抑制的转折点或过渡区问题。对有两个开孔的通风房间，当送风气流从下部送风口送入室内时，气流运动方向与室内热气流运动方向一致，对热压自然通风起推动作用；相反，当送风气流从上部风口进入时，该气流运动方向与热气流运动方向相反，这时对热压自然通风起抑制作用。另外送风速度小，机械通风对热自然通风的影响也小，室内空气流动以热自然通风为主；相反，当送风速度增大到一定数值，机械通风强度远大于热压自然通风强度，机械通风对室内热压自然通风起抑制作用，这时室内空气流动以机械通风为主。为描述机械通风对热压驱动的自然通风的影响程度，按照文献定义的方法，用表示风压和热压相对大小的无因次量——修正Fr数来定义机械送风强度与热压驱动的自然通风强度的比值：

基于CFD的高校实验室通风优化模拟研究

基于CFD的高校实验室通风优化模拟研究
谢锋
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2022(29)6
【摘要】针对高校实验室自然通风不畅的问题,从节能环保的角度,提出改变室内门窗开闭角度和实验设备布置方式的通风优化设计方案。

通过CFD数值模拟分析发现,当精密分析室门30°半开启、称量室门30°半开启、理化室门90°全开启、精密分析室小窗关闭、精密分析室大窗开启、称量室窗开启、理化室窗关闭、实验台间距0.25 m时,前处理室、称量室、理化室和精密分析室监测点风速由0.01~6.82 m/s调整为0.66~1.72 m/s,实验人员既感到比较舒适,实验样本的表面空气交换也充分。

其研究结论可为实验安全的节能环保设计提供一定参考。

【总页数】3页(P53-55)
【作者】谢锋
【作者单位】浙江水利水电学院;浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU8
【相关文献】
1.基于 CFD 模拟的绿色建筑自然通风优化设计研究
2.基于CFD模拟优化既有建筑群通风的应用研究
3.基于CFD模拟的塔式建筑街区自然通风优化设计的相关研究
4.基于CFD的变压器室通风散热数值模拟及优化分析
5.基于CFD的风电机组塔筒通风散热数值模拟及优化分析
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基于CFD的某高层建筑室内自然通风的数值模拟

基于CFD的某高层建筑室内自然通风的数值模拟
徐俊;穆正勇;殷子文;许江豪
【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》
【年(卷),期】2022(32)4
【摘要】为研究不同开窗面积对高层住宅室内自然通风的影响,利用CFD软件对
合肥地区某高层建筑顶楼主卧的通风情况进行数值模拟,研究开窗面积对室内风速
及平均空气龄等参数的影响。

结果表明:高层住宅卧室内的平均风速随着开窗面积
的增大而增大,平均空气龄随着开窗面积的增大而减小;因一般高层住宅建筑卧室面
积普遍较小,且无遮挡,室外风速相对较高,高层住宅室内窗户开启1/9及以上时,射
流中心部位风速0.8 m/s以上,平均空气龄小于42 s,自然通风均满足室内通风要求。

【总页数】5页(P459-463)
【作者】徐俊;穆正勇;殷子文;许江豪
【作者单位】合肥城市学院;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室;安徽建筑
大学环境科学与能源工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU834.1
【相关文献】
1.基于CFD数值模拟的高层建筑风荷载研究
2.室内自然通风模拟在零能耗建筑中
的应用--基于零能耗太阳能住宅原型数值模拟优化设计3.基于CFD的室内自然通
风及热舒适性的模拟4.基于CFD技术对板式高层建筑风环境数值模拟5.基于CFD 技术对板式高层建筑风环境数值模拟
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基于CFD的室内自然通风及热舒适性的模拟

基于CFD的室内自然通风及热舒适性的模拟
闫凤英;王新华;吴有聪
【期刊名称】《天津大学学报》
【年(卷),期】2009(042)005
【摘要】自然通风条件下室内空气流动及其对热舒适性的影响是住宅设计的重要因素.基于计算流体力学方法,应用Fluent软件,开展了自然通风热舒适性的研究.建立了天津某小区高层住宅建筑中两种户型的计算模型,对夏季典型气候下室内自然通风情况进行了模拟分析.探讨了风向、风速和气温对室内自然通风的速度场和热舒适指数的影响.得出了A型房间的通风效果要优于B型房间的结论.利用数值方法对住宅的自然通风进行模拟,不仅可以评价房间的自然通风效果,而且对于住宅户型的设计具有重要的参考价值.
【总页数】6页(P407-412)
【作者】闫凤英;王新华;吴有聪
【作者单位】天津大学建筑学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天
津,300072;天津大学建筑工程学院,天津,300072;天津大学建筑工程学院,天
津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TU834.51
【相关文献】
1.自然通风单栋温室内流场的CFD模拟 [J], 孟凡英;刘美
2.基于风速补偿的自然通风房间热舒适性模拟研究 [J], 赵羽;袁东立;谢飞
3.大型商贸建筑室内自然通风及热舒适性模拟分析 [J], 刘轩;倪月然
4.某新建建筑过渡季室内自然通风CFD模拟对比分析 [J], 张艳宇;刘丰榕
5.采用CFD技术对某实验楼室内自然通风进行模拟分析研究 [J], 冯薇;刘臣厚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

运用CFD技术进行建筑通风空调设计的探索

运用CFD技术进行建筑通风空调设计的探索【摘要】针对高大空间空调气流组织设计的问题,目前,暖通界的主要研究手段是用CFD技术进行气流数值分析与模型实验相结合。

由于气流数值分析能够考虑室内的各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因而它能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于发现最优的气流组织方案;模拟实验则主要用来对重要的数据进行验证,或者进行必要的修正。

本文就运用CFD技术进行建筑通风空调的设计进行了探索,以期和同仁共探讨。

【关键词】CFD技术;通风空调;通风设计;建筑通风1引言随着现代社会科学技术的不断进步,当前建筑内的通风空调设计科技含量不断提高,运用用CFD技术改进室内通风、空调设计已成为现代建筑领域一个必然趋势。

创造健康、舒适的室内热环境,国内外相关专业人员(包括环境科学和暖通空调等领域人员)已在这方面进行了大量研究,CFD(ComputationFluidDynamics)计算流体动力学,简单地说,就是利用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术。

即在工程设计中,首先建立数值模型,然后从计算实验中获得数据的技术。

它涉及流体力学,尤其是湍流力学、计算方法以及计算机图形处理等多种学科。

这种技术允许工程师去研究不同物理条件(有些是在实验室条件下不能获得或是难以获得的)下的不同模型配置,只需花费很少的时间就能获得结果,可极大的缩短研究时间,降低研究成本。

日本是另一个使用CFD技术较成功的国家。

数值模拟技术在日本建筑环境工程领域的应用始于20世纪70年代初,最早主要用于建筑热负荷计算法的开发,以后逐渐应用到动态热负荷数值模拟,此后开发了气流数值解析的CFD,并进入实用阶段。

日本的一些较大型的建筑承包公司、空调设备施工公司、设计单位和厂家都不同程度的使用CFD技术,包括产品制造、产品性能的检验、空调系统的设计等。

2.运用CFD技术进行通风空调的设计目前,我国暖通行业的CFD研究正逐渐起步,许多暖通领域的专家对CFD的应用研究开展了大量工作,涉及空调、通风设计的主要有以下几个方面:2.1.高大空间空调气流组织问题大空间建筑指的是顶棚高、容积大的建筑,如体育馆、博物馆、科技馆、剧院等,这类建筑的空调系统控制的环境范围大,气流复杂,人员变化大,容易出现温度分层、上下温度梯度大的现象。

绿色建筑自然通风设计中CFD技术的应用

绿色建筑自然通风设计中CFD技术的应用摘要：建筑自然通风条件下的室内外空气流动及其对热舒适性的影响是绿色建筑设计的重要因素。

基于CFD技术，定量的模拟分析自然通风热舒适性已成为绿色建筑设计中不可或缺的重要环节。

本文探讨了CFD技术的基本方法和在建筑自然通风设计中的应用领域，为建筑自然通风设计模拟研究提供理论基础。

关键词：绿色建筑；CFD；自然通风1概述建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。

我国正处于经济快速发展阶段，资源消耗总量逐年迅速增长。

因此，绿色建筑已成为是建筑设计发展的方向。

绿色建筑设计强调全过程控制，各专业在项目的每个阶段都应参与讨论、设计与研究，绿色建筑以充分地利用自然资源、减少建筑能耗为特征，采用绿色技术与环境友好的技术设备。

自然通风作为健康、舒适、节能的室内环境调节方式是绿色建筑不可或缺的一项。

长期以来，建筑设计中有关自然通风设计普遍采用的方法是基于定性分析的常规静态设计，即以城市的主导风向和风速为主要设计依据，采用简单流量平衡，估计建筑物内部空间在主导风向和风速下的静态空气流向和流量，从而定性地给出采用自然通风时的估计结果。

而绿色建筑设计强调以定量化分析与评估为前提，提倡在规划设计阶段进行包括自然通风在内的多种技术策略的定量化分析与评估。

CFD技术，即计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD），是通过计算机数值计算和图形显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。

目前，CFD计算模拟已成为绿色建筑自然通风设计定量分析的重要手段，能为建筑物的平面布局、空间组织、剖面设计和门窗设置等提供理论上的依据。

2CFD方法简介计算流体动力学是20世纪60年代起伴随计算科学与工程（Computational Science and Engineering, 简称CSE）迅速崛起的一门学科分支，经过半个世纪的迅猛发展，这门学科已经是相当的成熟了，一个重要的标志就是近十几年来，各种CFD通用软件的陆续出现，成为商品化软件，服务于传统的流体力学和流体工程领域。

基于计算流体力学的建筑风工程研究

基于计算流体力学的建筑风工程研究在建筑设计中，建筑在不同的环境下可能会经受到很多力的作用，其中风力是十分常见且危险的一个因素。

随着计算机及相关科技的发展，计算流体力学(CFD)作为一种计算工具被广泛应用于建筑风工程的研究与分析。

CFD是一种利用数值方法求解流动问题的技术。

它可以帮助我们模拟建筑在各种复杂环境下的风力作用和流动过程，进而完成对建筑风洞试验的模拟分析。

在研究建筑风工程时，我们需要对建筑的设计进行分析和评估。

这涉及到流体力学、结构力学、建筑学等多个学科领域的知识。

尤其在高层建筑、桥梁、特殊设施等领域，建筑风工程的安全性和可靠性显得尤为重要。

作为一个工程师或研究人员，在进行相关研究时必须要将建筑的各个细节都考虑进去，包括建筑的高度、宽度、外形、开口等。

这些因素都会影响到建筑物在风中的受力状态和气流流动情况。

因此，对于建筑的风力作用的计算和分析是建筑风工程研究必须要掌握的重要技能之一。

在实际的应用中，计算流体力学的方法可以被用于建筑物的气流分析、风洞模拟、风场模拟、楼宇以及桥梁的抗风分析等方面。

在此过程中，需要在计算机上建立与真实操作相似的模型，使得模拟的结果越接近实际，越有助于科学的分析对象。

结合建筑设计的实际需求，我们可以考虑采用基于CFD技术的风洞试验。

通过这种方法，建筑师可以将建筑物的模型放置在计算机程序上，进行全面且可靠的计算机模拟。

在这个过程中，程序会根据物理原理和数学模型来模拟风的流动，以及建筑物的受风作用情况。

运用软件模拟的结果可以加以分析和处理，从而帮助工程师更准确地把握建筑物风力的影响。

基于CFD技术的风洞试验是一个很有前途且有趣的领域。

它可以有效提高工程师和设计师的工作效率，同时提升工程质量。

在未来的建筑设计中，基于CFD的风工程研究应该成为普遍应用的技术。

总的来说，CFD技术是一种先进的建筑风工程分析方法，它可以精确地模拟建筑物受风的情况，并提供可靠的数据。

在建筑设计和工程实践中，CFD技术有着极其重要的作用，帮助科学家、工程师和设计师更好地理解风力的影响，以便为建筑物设计提供可行的风洞试验模拟。