某剧场室内热环境CFD模拟分析
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分 析热 流密 度变化 、外 部环 境改 变及 内部 源项 变化 等 因素对 室 内环境 的动 态影 响 。 该 项 目中采 用 的 模拟 软 件 是 由 Ｃ ａ ａ ｃ 公 司 开 Ｄ ｄｐｏ
量、 质量 和动 量交换 。 种建 筑形 式其气 流组 织较独 立 此 高 大空 间更 为复杂 ，依 靠现有 的设 计经 验和设 计理 论 很难 得 出合 理 的气 流组 织 。剧 场剖 面图如 图 １ 所示 。
： 根据 模拟 结果 ， 分析 了空调 系统设计 方案 的合 理性 ， 并提 出改进 建议 。 ：
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关键 词 ：ＣＦ 技 术 ； 座 椅送 风 ； 剧 场 ； 室 内热 环境 Ｄ
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技 术 寻 求 流体 力 学 和 热力 学 中各 种 复 杂 问 题 的 离 散 化数值 解 。Ｃ Ｄ的优 点在 于“ 值实 验” 物理 实验 ” Ｆ 数 比“
２ 工 程 概 况
该 剧 场 观众 厅 分 三 层 ， 池 座 面积 为 ６０ ２座 ２楼 ４ ｍ， 位 ７０ ；、 ０ 个 ３４层楼 座 面积 分别 为 ４０ ２３ ０ ７ ｍ ，０ ｍ ，座位 分 别 为 ３０个 、４个 。舞 台 上 空 的 灯 光 荷 载 约 为 ８ ９
专 题 研 讨
某剧场室 内热环境 Ｃ Ｄ 模拟 分析 Ｆ
孙 娅 ， 衣健光 ， 吴 刚
（ 东 建筑 设 计 研 究 院 有 限公 司 ， 海 ２ ０ ０ 华 上 ０ ０ ２）
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发 的 ＳＡ Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ，该软 件是 全球 著名 的 商用计 算 流体 软 件 之一 ，采 用基 于完 全非结 构 化 网格 和 有限体 积方 法 的核 心解算 器 ，具有 丰富 的物 理模 型 、较少 的 内存 占
用、 良好 的稳定 性 、 用性 、 易 收敛 性 和 众 多 的二 次开 发 接 口等优 点 。 Ｔ Ｒ Ｄ独 特 的全 自动六 面体／ ＳＡ Ｃ 四面体 非
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Ｉ勃 卷
专 题 研 讨
３０Ｗ ， ０ ｋ 观众厅 上 空 的灯 光荷 载 约为 ５ ｋ ０ Ｗ。观众 厅空 调系统 主要 是全 空气定 风 量系统 ，设 计 中采 用 的座椅
（ ）荷 载 ：人 员 荷 载 采 用 １８ 人 ，灯 光 荷 载 ４ ０ Ｗ／
３０ ５ ｋＷ ；
空调 送风 温 度 为 ２ ￣ ，每 个座 椅 的送 风量 为 ５ｍ／。 ０（ ２ ０ ｈ
（） ５ 围护结 构 负荷 ： 场被包 围在其 它附 属房 间之 剧
气流组织形式采用座椅送风和舞 台顶回风的方式 。
空调 系统 主要 是在 夏 、 两季 使用 ， 冬 因此分 别针 对
夏季和 冬季 两个 工况进 行分 析 。首先 建立 剧 场观众 席 和舞 台的建筑 物理 模 型 ， 析夏 季工 况 和冬季 工况 下 ， 分 送风 口、 回风 口的位 置 、 量 、 速及 送 风 温 度对 剧 场 风 风
结构 化 网格技术 ， 足 了用户 对复 杂 网格 处理 的需 求 。 满 使用 Ｓ Ａ Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ无 几 何 限制 ，即使 对 于复 杂 的几 何 形
状 ， 户也 可在 短 时间 内灵活 生成 高质 量 网格 ， 可获 用 并
得精 确可 靠 的结果 。 此外 ，Ｔ Ｒ Ｄ包 含 了可不 断更新 ＳＡ Ｃ
图 １ 剧 场 剖 面 图
与扩 展 的各种 最新 物理模 型 ，具有 较 高 的灵 活性 及众
多 的用 户程序 接 口，为解 决 实 际工程 中 的复杂 流动 问 题提 供 了有效 的途 径 。
１ 分析方法简介
计算 流体 力 学 （ ｏ ｐ ｔｉ ａ ＦｕｄＤ ｎｍｉ ， Ｃ ｍ ｕａ ｏ ｌ ｌｉ ｙａ ｃ 简 ｔｎ ｓ 称 Ｃ Ｄ） 以计 算 机 模 拟 作 为手 段 ， 用 一 定 的计 算 Ｆ 是 运
具 有更 大 的 自由度 和灵 活性 ，能够模 拟重 要参 数如 温
度、 力、 度、 压 速 含湿 量 和标 量 浓 度等 物 理量 的空 间分
布 情况 ， 并通 过计 算机 图形 学等 技术 将计算 结 果形象 、 直 观 的表 示 出来 。Ｃ Ｄ可 以模 拟空 间点 的属 性 ， 以 Ｆ 可
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摘要 ：空调 系统 形式 对 于高 大空间剧 场的 室 内环境 具有 决定性 影 响 ，为验证 空调 系统形 式 ：
： 的合 理 性 ， 设 计阶段 采 用模 型 实验是 不现 实的 ， ＣＦ 模 拟是 一种 成本 低 、 度 快 、 在 而 Ｄ 速 资料 完备 ： ： 的有 效 方法 ； 用计 算流 体 力学模 拟软件 Ｓ Ａ 采 Ｔ ＲＣＤ 对 某剧 场夏 季 和冬 季 室 内热 环境 进行 模 拟 ， ：
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中 图分 类 号 ：Ｔ ３ Ｐ ４ Ｕ８ ，Ｔ ３ ８
文 献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ６ ８ ４ （ ０ ８ ０ — ０ ６ ０ １ ０ — ４ ９ ２ ０ ）５ ０ １ － ４
０ 引言
高 大 空 间气 流 组 织 一 直 是 暖 通 空 调 界研 究 的重 点 和 难 点 ， 人 已经 作 过 很 多研 究 工作 ， 是 对 人 员 前 但 相 对 集 中且 多 个 相 互 贯 通 的连 通 类 高 大 建 筑 物 的气
流 组 织 研 究 甚 少 。 不 同 空 间 的气 流在 开 口处 进 行 热
量、 质量 和动 量交换 。 种建 筑形 式其气 流组 织较独 立 此 高 大空 间更 为复杂 ，依 靠现有 的设 计经 验和设 计理 论 很难 得 出合 理 的气 流组 织 。剧 场剖 面图如 图 １ 所示 。
： 根据 模拟 结果 ， 分析 了空调 系统设计 方案 的合 理性 ， 并提 出改进 建议 。 ：
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关键 词 ：ＣＦ 技 术 ； 座 椅送 风 ； 剧 场 ； 室 内热 环境 Ｄ
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技 术 寻 求 流体 力 学 和 热力 学 中各 种 复 杂 问 题 的 离 散 化数值 解 。Ｃ Ｄ的优 点在 于“ 值实 验” 物理 实验 ” Ｆ 数 比“
２ 工 程 概 况
该 剧 场 观众 厅 分 三 层 ， 池 座 面积 为 ６０ ２座 ２楼 ４ ｍ， 位 ７０ ；、 ０ 个 ３４层楼 座 面积 分别 为 ４０ ２３ ０ ７ ｍ ，０ ｍ ，座位 分 别 为 ３０个 、４个 。舞 台 上 空 的 灯 光 荷 载 约 为 ８ ９
专 题 研 讨
某剧场室 内热环境 Ｃ Ｄ 模拟 分析 Ｆ
孙 娅 ， 衣健光 ， 吴 刚
（ 东 建筑 设 计 研 究 院 有 限公 司 ， 海 ２ ０ ０ 华 上 ０ ０ ２）
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用、 良好 的稳定 性 、 用性 、 易 收敛 性 和 众 多 的二 次开 发 接 口等优 点 。 Ｔ Ｒ Ｄ独 特 的全 自动六 面体／ ＳＡ Ｃ 四面体 非
６
Ｉ勃 卷
专 题 研 讨
３０Ｗ ， ０ ｋ 观众厅 上 空 的灯 光荷 载 约为 ５ ｋ ０ Ｗ。观众 厅空 调系统 主要 是全 空气定 风 量系统 ，设 计 中采 用 的座椅
（ ）荷 载 ：人 员 荷 载 采 用 １８ 人 ，灯 光 荷 载 ４ ０ Ｗ／
３０ ５ ｋＷ ；
空调 送风 温 度 为 ２ ￣ ，每 个座 椅 的送 风量 为 ５ｍ／。 ０（ ２ ０ ｈ
（） ５ 围护结 构 负荷 ： 场被包 围在其 它附 属房 间之 剧
气流组织形式采用座椅送风和舞 台顶回风的方式 。
空调 系统 主要 是在 夏 、 两季 使用 ， 冬 因此分 别针 对
夏季和 冬季 两个 工况进 行分 析 。首先 建立 剧 场观众 席 和舞 台的建筑 物理 模 型 ， 析夏 季工 况 和冬季 工况 下 ， 分 送风 口、 回风 口的位 置 、 量 、 速及 送 风 温 度对 剧 场 风 风
结构 化 网格技术 ， 足 了用户 对复 杂 网格 处理 的需 求 。 满 使用 Ｓ Ａ Ｃ Ｔ Ｒ Ｄ无 几 何 限制 ，即使 对 于复 杂 的几 何 形
状 ， 户也 可在 短 时间 内灵活 生成 高质 量 网格 ， 可获 用 并
得精 确可 靠 的结果 。 此外 ，Ｔ Ｒ Ｄ包 含 了可不 断更新 ＳＡ Ｃ
图 １ 剧 场 剖 面 图
与扩 展 的各种 最新 物理模 型 ，具有 较 高 的灵 活性 及众
多 的用 户程序 接 口，为解 决 实 际工程 中 的复杂 流动 问 题提 供 了有效 的途 径 。
１ 分析方法简介
计算 流体 力 学 （ ｏ ｐ ｔｉ ａ ＦｕｄＤ ｎｍｉ ， Ｃ ｍ ｕａ ｏ ｌ ｌｉ ｙａ ｃ 简 ｔｎ ｓ 称 Ｃ Ｄ） 以计 算 机 模 拟 作 为手 段 ， 用 一 定 的计 算 Ｆ 是 运
具 有更 大 的 自由度 和灵 活性 ，能够模 拟重 要参 数如 温
度、 力、 度、 压 速 含湿 量 和标 量 浓 度等 物 理量 的空 间分
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高 大 空 间气 流 组 织 一 直 是 暖 通 空 调 界研 究 的重 点 和 难 点 ， 人 已经 作 过 很 多研 究 工作 ， 是 对 人 员 前 但 相 对 集 中且 多 个 相 互 贯 通 的连 通 类 高 大 建 筑 物 的气
流 组 织 研 究 甚 少 。 不 同 空 间 的气 流在 开 口处 进 行 热