高大空间建筑气流组织的CFD模型实验与现场测试实验研究
高大空间气流组织的数值模拟与实验研究
高大空间气流组织的数值模拟与实验研究高大空间气流组织分布、预测不同设计方案的空调效果一直是工程设计人员的难题。
随着计算机的高速度化以及计算流体动力学(CFD, Computational Fluid Dynamics)的发展,应用CFD技术模拟预测高大空间气流组织、热舒适以及优化设计方案成为可能。
本文通过采用CFD数值模拟与现场测试相结合的方法对高大空间空调系统的热舒适性与气流组织分布特性进行研究,以期研究结果能对实际空调工程设计具有指导价值。
本研究以北京市某大型公共建筑的高大中庭分层空调为研究对象,根据建筑的实际尺寸及空调设计参数,建立分层空调设计方案下的计算模型,采用PHOENICS软件对分层空调设计方案下的热舒适性和气流组织进行了三维数值模拟研究,并将研究成果应用到实际工程中。
模拟计算运用k -ε两方程紊流模型与SIMPLE算法,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件。
其次,对高大中庭的气流组织评价展开研究,在前人工作的基础上发展和丰富了高大中庭类建筑气流组织的评价方法。
本文针对夏季分层空调设计方案,详细分析了气流组织分布特性,并对不同工况下温度场、速度场的不同影响因素进行了分析。
针对冬季工况探讨了送风角度、送风速度、送风温差、送风间距对室内热环境的影响。
为了进一步验证CFD方法模拟研究的可靠性,对于所研究的高大中庭进行了现场实验测试,并在测试气候条件下进行了数值模拟,以模拟所得结果与实验测试结果作对比,以期能够表明CFD研究方法的正确性和切实可行性。
研究结果表明:1.送风速度的大小对形成稳定的气流隔断面有重要影响,当送风速度在4～4.5m/s时才能够形成稳定的气流隔断面,有效防止非空调区向空调区的热对流。
2.顶部排风对于降低非空调区的温度效果明显,有利于减小非空调区向空调区的传热量,节能效果显著;可是排风量太大会加强空调区与非空调区的热对流,反而会造成能量浪费,对于此类高大中庭,排风比宜控制在30%左右。
超高大空间某馆内空调CFD的模拟研究
【１］ 谢 晶，汤毅 ，王金锋 ，等．三维流体力学预测风机不同布置形式 对冷库气流的影响［Ｊ］．食品工业科技 ，２０１１，３２（１１）：３４９—３５２．
［２】 张海 舟，候赞 ，陈伟 能．体育训 练馆高大空间气流组织 ＣＦＤ模 拟研究 ［Ｊ］．制冷空调与 电力机械，２００９，３０（２）：３０．３４．
食 品与机 械，２０１２。２８（１）：１２４．１２８． 【６ ］ 张继 春，李兴 虎，杨 建国，等 ．壁面函数对气歧管 ＣＦＤ计算结果
的影 响【Ｊ］．农业机械学报，２００８，３９（７）：４７—５０．
建 筑 热 能 通 风 空 调
温度 以确定性 的方 向增高 ，从 图 ８、图 ９的温度 变化 图 中可 以发现这 两点 的温升缓慢 不足 以引起 自燃 ，为未 覆盖 部分 自燃 现象较 弱的两个 位置 ；而未 覆盖 部分 的 ２ＳＥ、２ＳＷ 两位置 的方差 都出现反 常变化 （出现峰值 ）， 相对 应 的这两 位置 的温升也相 对明显 ，其 中监测 位置 ２ＳＥ的方差反 常程度最 大 ，这 一位置 的温度 也是几个 位置 中温度最 高 的 ，为未覆盖 部分最易 自然发火 的位 置 。
性
４ 结 语
１）通过一 维非稳 态导热数 学模型 ，观察到表 面温 度波动沿深度方 向的衰减及 方差 的衰减过程 。通过含 内热 源的一维非 稳态导 热数学模 型 ，观察 到温度 方差 变化 随深 度 的衰减 以及 方差 变 化与 内热 源强 弱 的关 系 ，随 内热源 的增加 方差 的反常变化越为 明显 。
２）通过 对 煤堆 深度 方 向温度 方 差 的变化 规律 的 分析 结果表 明 ，方差 变化 与温 度变 化 、自燃 程 度存 在
内在联 系 ，如果煤堆 内部 没有 自热产生 ，则煤堆 内部 的 温度应受环境温度变 化控 制 ，因此从 表面向下 ，其温度 变化 的方差应该 逐渐递 减 。如果煤堆 有 自热产生 ，必 然会使 方差偏离 递减 的趋势 ，方差 的偏离程 度对 应着 煤堆 自燃 的程度 。
印刷车间高大厂房气流组织CFD优化研究
印刷车间高大厂房气流组织CFD优化研究印刷车间高大厂房气流组织CFD优化研究随着工业化进程的不断发展，工厂的建筑形态也逐渐多样化和复杂化。
其中，印刷厂房的建筑规模往往较大，空间分布较为开阔，存在着空气流动的复杂性问题。
如何在这样的复杂环境中进行气流组织优化，成为了实际问题中的难点。
本文将从印刷车间的实际情况出发，针对车间区域空气流动的优化问题进行讨论。
一、印刷车间空气流动分析印刷厂房一般采用开放式布局，因此室内外气流交换较为频繁。
为了保证室内卫生、生产工艺的稳定性以及工人的舒适性，印刷车间内部的空气流动必须得到科学合理的设计和优化。
在印刷车间内，由于印刷机械设备和工作人员的存在，空气流动受到诸多因素的影响。
在正常工作状态下，印刷机械设备产生的热量和废气会使得车间内部空气呈现出复杂而不稳定的流动形态。
这不仅会导致室内温度升高，空气质量下降，同时还可能引起室内异味和噪声污染等问题。
从传统的经验角度出发，人们可能会认为在印刷车间内部加装空调或者空气净化装置，这样可以有效地解决室内环境问题。
但事实上，这种方法的效果并不尽如人意。
首先，加装空调设备会大大增加工厂的能耗和运行成本；其次，空调设备对于印刷生产的恒温、恒湿要求较高，若无法持续保持外部温度、湿度变化的稳定，实际运行效果将不尽理想。
除此之外，空调设备对于工厂内部定向流动的控制也存在着很大的局限性。
为了解决这一类问题，近年来人们逐渐意识到，采用计算流体动力学(CFD)模拟技术，对车间气流组织进行优化设计，是一种可行且有效的方法。
二、印刷车间气流组织的CFD模拟分析将印刷车间内部的气流组织进行CFD模拟分析，可以有效地提高车间内部的气流质量和工作环境，降低机器设备的故障率。
具体模拟步骤如下所示：1.建立数值模型CFD模拟技术需要建立数值模型，对车间空气流动进行定量分析。
建模的过程中，需要准确获得车间的实际物理几何形态，包括车间内部各种机器设备、管道、通风口、门窗等重要组成部分的几何参数和位置。
连通类高大空间气流组织数值模拟研究
ｄ ｆｅ ｅ ｃ ｉ ｒ ｉａ ｙｌｒ ｅｓ ａ ｅ Ｉ ｎ ｅ ｓｓ ｄ ｅ ｐｙ ａｒｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ｏ ｔ ｉ ｐ ｃ ａ ａ ｇ ｐ ｃ ． ｈ ａ ｅｏ ｔ ｅ ｉｆｒ ｎ ｅｗ ｔ ｏ ｄｎ ｒ ｇ ｐ ｃ ． ｔ ｅ ｄ ｔ ｙ ｄ ｅ ｌ ｉ ｉｔｉ ｕ ｉ ｆ ｈ ｓｓ ｅ ｉｌ ｒ ｅｓ ａ ｅ Ｏｎｔ ｅｂ ｓ ｆ ｈ ｈ ａ ｕ ｏ ｌ ｍ ｏ ｅ ｔ ｉ ｒｉｌ ，ｈ ｉｆ ｗ ，ｅ ｄ ｌｎ ｓａｔｃｅ ｔ ｅａｒ ｏ ｔ ｍｐｅａ ｒ ｅｄａ ｄｖ ｌｃｔ ｅ ｄｉ ｈ ｔ ｔ ｏ ｇ ｒ ｅｓ ｃ ｅ ｅｓ ｕｌｔ ｄ ｉ ｈ ｌ ｒ ｔ ｅｆ ｌ ｎ ｅｏ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅｒｍ－ｈ ｕ ｈ ｌ ｇ ｐａ ｅｗ ｒ ｉ ｕ ｉ ｙｉ ｎ ｒ ａ ｍ ａｅ ａ ｏ ｔ ｇ ｓａ ａｄｋ－ｅ ｍ ｏ ｅ ｉ ｏ ｄ ｐ ｉ ｔｎｄ ｄ ｌ ｔ ｃ ｍｍ ｅ ｃａ ｏ ｗａ ｅＦ ｕ ｎ ． Ｄ ｅ ｈ ｏ ｏ ｐ ｌｅ ｏｏ ｔ ｉｅｔ ｅａｒ ｎ ｒ ｗ ｈ ｒ ｉｌｓ ｆ ｒ ｌ ｅ ｔ ＣＦ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ａ ｐ ｉ ｄｔ ｐ ｉ ｚ ｈ ｉ ｔ ｙ ｓ ｍ ｄ ｓ ｉ ｕｉ ｎｉ ｉ ａ ｒ ｗｈ ｃ ｌ ｓ ｌｅｔ ｅｄｆ ｃ ｌ ｐ ｏ ｌ ｍｓｅ ｉｔｎ ｎｒ ｎ— ｏ ｇ ａ ｇ ｐ ｃ ． ｉｔ ｂ ｔｏ ｔ ｓｐ ｐｅ ， ｉｈ ｗｉｌ ｏｖ ｈ ｉ ｕ ｔ ｒ ｂ ｅ ｘ ｓｉ ｇｉ ｕ ｔ ｕ ｈｌｒ ｅｓ ａ ｅ ｒ ｎｈ ｉ ｒ ｈ Ｋｅｙ ｏｒ ： Ｄ ， ｎ— ｏ ｇ ａ ｇ ｐ ｃ ， ｉ ｓ ｉ ｕｉ ｎ ｎ ｍ ｅ ｉａ ｉ ｗ ｄｓ ＣＦ ｒ ｔ ｕ ｈｌｒ ｅｓ ａ ｅ ａｒｄ ｔ ｂ ｔ ， ｕ ｒｃ ｌｓｍｕｌｔ ｎ ｕ ｒ ｈ ｉ ｒ ｏ ａｉ ｏ
高大空间建筑室内气流组织分析
高大空间建筑室内气流组织分析高大空间建筑有其各自的特点，对于体育馆、音乐厅等建筑，其室内气流组织是空调系统设计的重点。
本文结合工程实例，介绍了工程的计算区域及设计参数，围绕垂直温度分布、垂直速度分布、气流分布特点及送风能耗比较这几方面对计算结果进行分析，为高大空间建筑室内环境的改善提供依据。
标签高大空间；建筑室内；设计参数；气流组织；分析随着我国社会经济建设步伐的不断加快，体育馆、音乐厅等高大空间建筑数量日益增加，逐渐成为城市建设的时代标志。
这些建筑具有体积大、围护结构传热量大、人员灯光密集，空调负荷较大等特点，其室内热环境状态参数随时可能发生变化，选取合理的气流组织方式对空调系统的设计有着重要的影响。
大空间气流组织指的是对气流流向和均匀度按一定要求进行组织，主要采用的方式有分层空调、置换通风、地板送风以及碰撞射流，如图1所示。
目前我国建筑室内空调系统的气流组织设计仍处于发展的阶段，并没有完善的理论体系和试验结论。
因此，通过对高大空间建筑室内气流组织的分析，确定合理的气流组织设计，对改善建筑室内的环境具有重要意义。
图1 大空间四种空调方式示意图1 计算区域及设计参数某公共建筑，结构南北对称，计算区域选取北边一半，计算区域层高约12m，占地面积约7450m2，属高大空间建筑。
计算区域按非结构网格划分。
人员工作区（高度0～2m）气流扰动较大，网格较密，非人员工作区网格相对稀疏。
根据FLUENT软件选取RNGk-ε两方程紊流模型，近壁面区域则选用标准壁面函数法，速度-压力耦合采用SIMPLE算法。
边界条件见表1，照明、设备及外墙负荷指标均参照原设计计算书选取，其中人员散热量均布在地面上。
为达到夏季室内人员工作区的要求设计温度25±0.5℃，参考相关文献资料，计算得到四种空调方式各自的设计参数，汇总于表2。
2 结果分析2.1 垂直温度分布不同高度上的平均温度值汇总于图2。
可以看出，四种空调方式都满足人员工作区的设计温度25±0.5℃，且分层效果明显。
深圳前海自贸区某超高层办公大堂精装修空调气流组织CFD模拟分析梁广林
深圳前海自贸区某超高层办公大堂精装修空调气流组织CFD模拟分析梁广林发布时间：2021-09-22T06:22:35.702Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：梁广林何志山江亚楠[导读] 本文结合深圳工程项目实例，利用CFD对挑空大堂的气流组织进行模拟分析，以验证高大空间采用上送风、下回风的气流组织方式是否满足室内所需要的空调效果。
深圳市镒铭机电工程顾问有限公司深圳 518040摘要：本文结合深圳工程项目实例，利用CFD对挑空大堂的气流组织进行模拟分析，以验证高大空间采用上送风、下回风的气流组织方式是否满足室内所需要的空调效果。
关键词大空间气流组织 CFD模拟 CFD simulation analysis of air-conditioning air distribution in a super high-rise office lobby in Shenzhen Qianhai Free Trade Zone By Liang guanglin，He zhishan，Jiang yanan [Abstract] This article combines the Shenzhen project example，uses CFD to simulate and analyze the airflow organization of the empty lobby to verify whether the airflow organization of the upper air supply and the lower return air in the tall space can meet the indoor air-conditioning effect. [Keywords] high-rise office，air distribution，CFD simulation一.引言空调房间的气流组织是否合理，直接影响到房间的空调效果和空调系统的能耗。
某综合体项目办公大堂空调气流组织的CFD模拟分析
某综合体项目办公大堂空调气流组织的CFD模拟分析摘要：高大空间建筑有体积大、空调负荷大、能源消耗量大、对空调质量要求高等特点，其气流组织方式和空调节能问题尤显重要。
有效地通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，保证实现健康建筑、健康舒适性空调有着重要的意义。
做好大空间内气流组织的CFD模拟分析，可以从人员舒适性角度考虑风口布置的合理性，满足大空间档次提升需求。
同时可在室内精装设计阶段作为风口布置参考。
关键词：高大空间；气流组织 CFD模拟分析；速度场；温度场引言：空调的使用越来越普及，人们对居住和工作环境的要求也越来越高，对通风空调技术也提出了更高的要求。
在空调房间内，气流组织是通风和空调系统的重要组成部分，直接影响室内空调效果，是关系着房间工作区的温度、湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及清洁程度和人们舒适感的重要因素。
随着计算机技术的发展，越来越多的项目在设计阶段利用CFD技术对空调房间气流组织进行优化和研究，从而了解由空调通风所形成的室内空气速度场、温度场、湿度场以及有害物浓度场等的分布情况，以制定出最佳的气流组织方案。
本文以南宁某综合体项目办公大堂为例，对设计的空调送回风系统进行CFD模拟分析。
一、CFD技术简介室内气流组织，是指一定的送风口形式和送风参数所带来的室内气流分布。
在实际工程中，常用的气流组织形式有：侧送侧回、上送下回、上送上回、下送上回等。
影响空调房间气流组织的主要因素是入口风速、进风口的位置、进回风口的相对位置等。
由于影响因素较多，加上实际工程中具体条件的多样性，因此难于用简单的理论或经验表达式来综合上述诸多因素的影响。
目前，在空间气流分布计算方面较多采用CFD技术进行模拟分析。
CFD是计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）的简称，是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科，它从计算方法出发，利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似解。
高大空间建筑分层空调CFD模拟研究(非常有参考意义)
5ε 5 xi
]
+
ε
C1ε k (
Gk
+ C3εGb) - C2ερεk2
(9)
μt
=ρCμ
k2
ε
式中 Gk ———平均速度梯度产生的湍流动能
Gk =
-
ρu′i u′j 55
uj ui
Gb ———浮力产生的湍流动能
Gb
=βgi
μt
Prt
5 5
T xi
β———热膨胀系数
β=
-
1 ρ
(
55ρT)
p
展厅是高大空间 ,近似非等温自由射流 ,射流 与周围介质密度不同 ,浮力和重力不平衡 ,射流发 生变形 ,其判据阿基米德数 Ar[3] :
Ar =
gd0 ( T0 u20 Ta
Tn)
(2)
式中 d0 ———喷口直径 ,m
T0 ———射流出口温度 , K
Tn ———周围空气温度 , K
u0 ———喷口出流的平均速度 ,m/ s
60 FLUID MACHINERY Vol132 ,No15 ,2004
文章编号 : 1005 —0329 (2004) 05 —0060 —05
高大空间建筑分层空调 CFD 模拟研究
董玉平 ,由世俊 ,叶天震 ,王海霞
(天津大学 ,天津 300072)
由于篇幅有限 , 本文仅对国际展览中心高大 空间建筑分层空调改进方案夏季模拟方法进行了 探讨和研究 ,冬季模拟研究见另文 。
2 研究对象概况
分层空调是指仅对下部区域进行空调 , 而对 上部区域不空调的空调方式 。与全室空调相比 , 夏季可节省冷量 30 %左右 。分层空调适于高大 建筑 ,当高大建筑物高度 H ≥10m , 建筑物体积 V
深圳某超高层办公大堂气流组织CFD模拟
图7显示了断面沿纵向的温度场分布，可以看出，西外墙和东外墙的冷负荷会对室内温度场产生影响，西外墙的影响要大于东外墙，纵向温度沿空调送风口至外墙区域逐渐升高。
6、结论
根据以上模拟分析可知：大堂内温度可满足设计要求，人员活动区域（1.5米标高处）温度维持在22-24℃之间。电梯厅温度较低，维持在20-21℃之间，但该区域在上下班高峰期的人员密度较大，其相应的冷负荷也较高。
该大堂位于建筑首层，两层通高，层高达到12.4m，净高10.2m，共有西面、北面和东面三面外玻璃幕墙，南侧属于内墙，该房间的平面图如图1所示。使用浩辰暖通7.2负荷计算软件计算出该大厅夏季负荷为
300kW，选用两台28000m3/h的组合式空调机组，空气处理机组位于五层避难层，送回风口位于房间顶棚，上送上回的气流组织形式。本此研究实在该设计前提下，验证室内温度场是否满足设计要求，气流组织是
分人员活动区域的温度位于22-24℃之间，满足室内人员热舒适需求。
6 7m处温度场
图6显示了该房间7.0m处的温度场分布，从图中可以看出，该平面的温度分布规律基本上和5.0m处的温度分布一致。
5.2纵向温度分布
为了解该房间温度沿纵向的温度分布情况，本模拟设置了一个纵切面来观察其纵向温度分布，其位置位于大堂入口5m处。模拟结果：
深圳某超高层办公大堂气流组织CFD模拟
摘要：利用计算流体力学专业软件Fluent airpak 3.0对某高大空间的空调方案进行气流组织数值模拟，分析其温度场，验证设计气流组织方案。
关键词：高大空间；空调方案；气流组织；数值模拟。
引言
随着建筑行业飞速发展，出现了越来越多的大空间或不规则空间，由于空间范围大、体型不规则、气流组织复杂、内部热源多样、影响空间舒适性的因素较多，使得传统的设计往往风量大、冷量大、能耗大，且难以验证气流的合理性。随着计算机数值模拟的越来越成熟和普及，可以很好的解决了这一问题，从而减少设计成本，降低设计风险，缩短设计周期，避免能源浪费或冷热不均。
基于CFD技术的大空间建筑气流组织分析
计 ，在室 内工作 的人 们有 ８％的时 间处 于室 内【， ０ Ｊ Ｊ 随着 “ 态建 筑综 合 症 ”的 日益 凸现 ， 内空气 品 病 室
质 （ｎ ｏ ｒ ｒ ｕ ｌｙ ＡＱ）越 来越 受 到人 们 的重 Ｉｄ ｏ Ａｉ ａ ｔ，Ｉ Ｑ ｉ 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２ ５卷 增 刊 ２１年 １ ０１ ０月
制 冷 与 空 调
Ｒｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｎａ ｄＡｉ Ｃｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｆｉ ｒ ｔ ｎ ｒ ｎ ｉ ｏ ｉｇ ｇ ｏ ｉ
Ｖｏ１ ｕｐ． ． Ｓ ２５
０ｃ ． ０ｌ ．０ ～ ０ ５ ｔ ２ １０ １ ０
文章编号：１７ ．６２ （ ０ １ ６ １６ １ ２ １ ）增刊．０ ．５ ０ １０
［ ｓ ａ ｔ Ｉ ｒｅ ｎ ｌｓ ｉｏｇｎｚｔ ｎｏ ｒｅｓａｅ ｕｌｉｇ ｓｔ Ｄ ｐ ｙ ｉ ｌ ｄ ｌ ｔ ｒｔ ｆ ． ｈｇ Ａｂｔ ｃ］ ｎｏｄｒｏａ ａ ｉａｒ ｒａ ｉ ｉ ｆａ ｃ ｉ ｎ ， ｅ ｕ ａ２ ｈ ｓ ａ ｍｏ ｅ ｗｉ ａ ａｉ ｏ ２ ｉｈ ｏ ｒ ｔ ｙｓ ａｏ ｌｇ ｐ ｂ ｄ ｐ ｃ ｈ ｏ １（ ｔ ｗｉ ｈ， ｎ ｓｄ Ｃ Ｄ （ｏ ｕａ ｏ ａ ｆ ｉ ｙ ａ ｃ）ｓｆ ａｅ ｓ ｌｔ ｔｅｂ ｉ ｉｇａｒｏ ｒａ ｉ ｔ ｎ Ｂ ｈ ｎ ｉｇ ｔｅ ｄ ） ａ ｄ ｕｅ Ｆ ｃｍｐ ｔｔ ｎ ｌｌ ｄ ｄ ｎ ｍｉｓ ｏｔ ｒ ｉ ａ ｈ ｕｌ ｎ ｉ ｗ ｏｇｎｚ ｉ ． ｙ ｃａｇｎ ｈ ｔ ｉ ｕ ｗ ｍｕ ｅ ｄ ｌ ｆ ａｏ
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。
通风空调精确仿真系统和用CFD方法研究高大空间动态响应特性
通风空调精确仿真系统和用CFD方法研究高大空间动态响应特性同济大学环境科学与工程学院谭良才同济大学热能工程系陈沛霖摘要提出了通风空调精确仿真系统的概念，即将以分布参数模型为基础的CFD模拟和以集中参数模型为基础的控制系统仿真相结合的新的仿真系统，与常规的集中参数模型仿真系统相比，精确仿真系统能更好地反映实际系统的性能，特别适用于高大空间气流控制系统的仿真。
通过瞬态CFD模拟的方法得到了高大空间恒温室的动态响应特性，如时间延迟、时间常数和比例系数等，并用实验进行了验证。
关键词精确仿真系统高大空间CFD模拟仿真时间比最优采样周期控制系统动态响应特性实验研究1 引言近年来，随着经济的发展，越来越多的具有高精度湿湿度要求和舒适性要求的高大空间出现了，研究高大空间的气流控制系统成为一项重要的研究课题。
很多学者对高大空间的气流组织进行了深入地研究，这些研究大多采用稳态的模型，本文的研究重点是气流控制系统，即对高大空间气流动态变化及其控制系统的研究，采用动态的CFD模拟和动态控制系统仿真模型。
本文的研究对象（见图1）是一个存在不均匀分布热源的高大空间精度恒温空调系统。
针对扰动和控制对象的特点，通过方案比较，本文采用非贴附型下送风方形散流器上送下回气流组织方式，风口的具体布置见图1，并在稳态CFD模拟的基础上，确定了最优的送回风系统参数，即最优的送风温差（3℃）、送风速度（2.15m/s）、空调分区大小（5m× 5m，共36个）和风口尺寸（800mm×800mm）。
本文将在此基础上对高大空间气流控制系统的动态仿真进行研究。
图 1 高大空间结构及设备布置对于高大空间气流控制系统的动态仿真，本文提出2套解决方案，并分别进行了研究：（1）常规的集中参数模型控制系统仿真，其中高大空间动态响应特性预选采用CFD方法进行模拟；（2）精确仿真系统，即将以集中参数模型为基础的控制系统仿真和以分布参数模型为基础的CFD模拟无缝结合，实现对高大空间的精确仿真。
某体育馆室内气流组织CFD模拟研究
某体育馆室内气流组织CFD模拟研究
对于体育馆类高大空间建筑，常规设计方法不能准确评估其气流组织方案的优劣。
本文以绍兴县体育馆为研究对象，使用CFD软件PHOENICS建立该体育馆的数值模型，并对其空调系统进行数值模拟，分别对夏季、冬季工况的模拟结果进行分析，以期对空调系统的实际设计起到指导作用。
本体育馆的比赛大厅共设有两套空调系统。
其中比赛区域设有集中空调系统以同时满足篮、排球等大球及羽毛球、乒乓球等小球运动的需要。
看台设活动与固定座椅，观众区采用台阶处风口送风，上回风的集中空调系统。
体育馆建筑空间大，对空调系统温﹑湿度及气流组织设计要求较高，且当小球运动时对风速要求很严格。
而我们的空调设计能否满足以上条件？实际使用的效果如何？这就需要我们对设计图纸做个“预知”。
通过对比赛区域及观众席固定座椅处的空调系统进行冬﹑夏季的室内温﹑湿度及气流组织进行模拟分析，我们可以预测气流组织效果，同时能够得到室内典型断面的空气流速、温度及含湿量分布图。
在分析结果的基础上，可以找到对气流组织设计的优化方案，从而达到优化设计的目的。
通过对模拟结果的分析得到以下结论：（1）对体育馆内采用分区送风的气流组织，既能满足比赛区的设计要求，又可以满足观众的舒适性要求。
（2）对夏季工况的模拟结果分析，体育馆比赛区的气流速度能满足篮球、排球等大球运动的要求，当进行羽毛球比赛时，不能满足要求。
观众席的温度、风速、湿度基本满足舒适性要求。
（3）对冬季工况的模拟结果分析，体育馆比赛区的气流速度能满足比赛设计要求，观众席的温度、风速、湿度可以满足舒适性要求。
180湖南国际会展中心大空间空调环境的模拟与实验测试
湖南国际会展中心高大空间空调环境的模拟与实验测试中国轻工业长沙工程有限公司杨泽洪湖南大学土木工程学院建筑环境与设备工程系张泉摘要针对湖南国际会展中心冬季大空间室内热气流上浮，难以满足业主的热舒适性需求，本文首先进行了现场参数的实验测试，建立了其高大空间的简化物理模型，通过CFD模拟仿真，表明模拟结果与实测结果基本吻合，最后给出了改善冬季气流组织的一些方法建议。
关键词大空间模拟仿真气流组织热舒适1 工程简介及存在的问题湖南国际会展中心采用钢结构框架形式，总共2层，一层标高12.5米。
主厅面积约占2万平方米。
二楼展览厅(见图1) 呈凹字型分布，二楼顶部是采用拱形钢结构屋顶，相对高度最高处可达30米左右。
周边有一些补助用房当作小型会议室，补助用房采用常规风机盘管系统。
二楼主展厅是全空气空调系统，采用分层空调气流组织形式，由两边喷口向中间侧送，其中凹字型中间处采用双层喷口形式送风，两边采用单层喷口向中间送风。
本工程施工已经完成，但是在测试空调运行状况时发现热气流不能达到人员活动区域，针对这一问题，本文采用CFD的方法对会展中心二楼喷口侧送风的气流组织作了数值模拟。
由于高大空间CFD 建模复杂、网格划分困难、边界条件复杂，计算区域大及计算量大及后处理困难，本文以湖南省国际会展中心作为研究对象，简化建模并进行模拟仿真，通过实验测试与模拟结果对比，提出改善气流组织方案的一些方法和建议。
图1 国际会展中心二楼平面图2 物理模型和边界条件二楼会展中心呈近似对称分布，模拟过程中计算左半区域，把主展厅分成区域一和区域二单独分别计算，图2为数值模拟会展中心简化结构及各喷口布置图。
区域一:喷口1距地面标高8.5米，共55个，喷口2距地面标高10.5米，共54个；区域二采用双层喷口，喷口3距地面标高分别为7.5米和9.7米，上下两层各29个，喷口4距地面标高分别为8.5米和10.6米，上下两层各28个。
区域一回风口距地面3米，区域二回风口距地面5米。
CFD技术在连通类高大空间空调系统设计中的运用
Construction & Decoration建筑与装饰2023年2月下 147CFD技术在连通类高大空间空调系统设计中的运用张斌唐山市规划建筑设计研究院有限公司 河北 唐山 063000摘 要 设计人员利用CFD技术，有利于精确性的分析室内气流组织的实际情况，并且可以提高各项研究的精准性，最终根据研究结果选择合适的技术，优化室内空间质量，进一步提高人们的生活环境质量。
当前，设计人员对于CFD技术的应用还处于发展阶段，还不能充分发挥出CFD技术的优势。
本文主要分析了CFD技术在连通类高大空间空调系统设计中的应用，对于实际工作起到参考作用，进一步提高空调系统设计的科学性。
关键词 CFD技术；连通类高大空间建筑；空调系统；设计方案Application of CFD Technology in Design of Connected Tall and Large Space Air Conditioning SystemZhang BinTangshan Planning and Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Tangshan 063000, Hebei Province, ChinaAbstract The use of CFD technology by designers is conducive to accurately analyzing the actual situation of indoor airflow organization, and can improve the accuracy of various researches, and finally select the appropriate technology according to the research results, optimize the quality of indoor space, and further improve the quality of people’s living environment. At present, the application of CFD technology by designers is still in the development stage, and the advantages of CFD technology cannot be fully utilized. This paper mainly analyzes the application of CFD technology in the design of connected tall and large space air conditioning system, which plays a reference role in practical work and further improves the scientificity of air conditioning system design.Key words CFD technology; connected tall and large space buildings; air conditioning system; design schemes引言当前，设计人员的主要任务是设计出节能舒适的室内环境，而创造人工环境的过程中需要合理组织室内气流。
几种高大空间公共建筑气流组织形式及热舒适性的CFD模拟研究
几种高大空间公共建筑气流组织形式及热舒适性的CFD模拟研究姚赛同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司摘要：文中讨论了几种高大空间公共建筑（如剧场、展厅、体育馆）气流组织的形式，以及设计要点，并对此提出对策。
归纳了几种不同类型的高大空间公共建筑气流组织的适宜方式以及热舒适性的CFD模拟研究。
关键词：高大空间；气流组织；热舒适性；CFD模拟DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2019.05.007Several Large Space in Form of Public Buildings Airflow and Thermal Comfort CFD SimulationYao SaiTongji Architectural Design(Group)Co.,Ltd.Abstract:This paper discusses several large space for public buildings(such as theaters,exhibition halls,stadiums)in the form of air distribution,as well as design elements,and put forward countermea-sures,summarizes the way suitable for several different types of large space for public buildings and hot air distribution comfort CFD simulation.Key words:Tall Space；Air；Thermal Comfort；CFD Simulations0引言暖通设计，几种典型的高大建筑的空调对于设计人员非常重要。
影剧院、音乐厅、体育馆、展览厅、航空机场等高大空间的公共建筑，都有着高度高、体积大、空调负荷大、人员活动高度远低于室内总高度、能源消耗量大，对空调质量要求高等特点。
例析大空间气流组织分布仿真模拟
例析大空间气流组织分布仿真模拟一.研究背景论述首先在研究的开始要搞清楚气流组织分布的实际含义。
所谓气流组织，即指对气流流向和均匀度进行组织。
在空调房间里合理的布置送风口和回风口，使经过了处理，净化的空气被送风口送到室内后，在与室内的空气混合并且扩散后，均匀的消除室内的余湿和余热。
从而使得室内形成一个均匀，稳定，有着合理的湿度和温度的状态，最终目的即使得室内的人感到舒适。
而与此同时，回风口抽调走室内的空气，将大部分的风返回到空气处理机组，还有一小部分的风就会被排到室外。
气流组织对建筑空间内的空气温度，湿度和分布是否符合各种生产或生活的要求有着重大的影响，甚至起着决定性作用。
在一栋现代化的体育馆这种大空间的建筑中，除了必备的体育设施，必须有良好流通的空气。
特别是在比赛大厅中的空调是重中之重。
而气流组织又是体育馆空调设计的关键，它不仅直接影响到体育馆内空调能否达到预期的效果，而且还与空调方案的经济性，如运行的费用，是否节能等方面有着密切的联系。
因此可看出在设计中的重要性。
了解气流组织的实际效果主要有两个部分：即建设之前的预测和建成之后的实测。
设计前的预测主要有射流理论分析，模拟实验，数值模拟（CFD），区域化模型三种方法。
在此着重介绍数值模拟（CFD）这一方法。
CFD数值模拟这一方法与其他的方法相比较有着得天独厚的优势，比如成本低，速度快且适用的范围广。
它是伴随着计算机技术和数值计算技术的发展而逐渐得以发展的自从CFD在1974年由丹麦的学者P.V.Nilsen应用于空调室内的空气气流组织的模拟数值以来，短短的40年间，CFD在应用空调气流组织方面取得了飞速的进步和发展。
在CFD的研究方面分为基础研究和应用研究。
在基础研究方面包括：室内研究的简化模拟，室内空气流动模拟等，在应用研究方面又可分为自然通风的数值模拟，VOC散发数值模拟，置换通风的数值模拟等。
而本文的研究方向是在室内研究的简化模拟的基础之上的高大空间数值模拟应用模拟研究。
高大空间建筑气流组织的CFD模型实验与现场测试实验研究
高大空间建筑气流组织的CFD模型实验与现场测试实验研究论文作者：由世俊王海霞董玉平摘要：高大空间建筑空调系统初投资昂贵，运行能耗巨大，因此在设计时有必要对设计方案、气流组织、热舒适性等加以模拟预测。
本文以天津国际展览中心扩建工程B展厅为研究对象，对无回风管道的上送上回夏季空调系统现状的气流组织进行现场测试，并以实测数据作为边界条件，利用Fluent公司推出的专业软件Airpak2.1对其现有的空调系统气流组织、温度场和速度场以及热舒适性与气流组织进行了模拟研究。
通过对两者分析比较，验证了CFD模型实验的准确性、切实可行性，指出利用现有的CFD软件模拟对高大空间建筑空调系统节能与优化设计具有重要的指导意义。
关键词：高大空间气流组织热舒适CFD模拟0.前言随着社会进步和人民生活水平的提高，对功能合理、质量上乘、环境舒适的公共活动空间的需求日益增加，此类空间多属于高大空间建筑。
高大空间建筑的空调系统无论在初投资还是运行费用上都比较大，因此在方案的选择上要慎重，有必要在设计前对系统方案进行模拟分析，实现设计方案的优化和空调系统的节能。
本文以天津国际展览中心新馆B展厅为研究对象，利用Fluent公司推出的Airpak2.1专业软件对其空调系统设计方案的气流组织和热舒适性进行了模拟研究，与现场测试结果进行分析比较，验证了用CFD模型实验的正确性和切实可行性，所得结论为高大空间建筑空调系统优化设计、预测气流组织和热舒适提供了可靠的理论依据和指导方法。
1.研究对象概况本文以天津国际展览中心扩建工程Ｂ展厅为研究对象，该展厅空调面积为5346m2，净长99米，宽54米，高18米（机房侧10高，有9米宽二层走廊）。
采用全空气送风的空调系统；该展厅空调区独立，空调系统独立，防火分区独立。
夏季负荷1290kW；新风量51000m3/h，排风量51000m3/h。
夏季室内设计温度26℃，相对湿度65％。
目前展厅空调送风现状为上送上回全空间空调：送风量255000m3/h，回风量204000m3/h，3台空调机组，每台额定风量85000m3/h；设66个Φ630mm旋流送风口，每个作用面积9m×9 m＝81m2，风口距地面13米。
高大空间建筑空调气流CFD模拟研究
高大空间建筑空调气流CFD模拟研究
董玉平;由世俊;汪洪军;张子平;任晓芬
【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(020)003
【摘要】高大空间建筑空调系统设计复杂,初投资昂贵,在设计时有必要对其设计方案、气流组织、舒适性等加以模拟预测.本文就天津国际展览中心扩建工程B展厅现状空调方案用Fluent公司推出的专业软件Airpak2.1对其空调系统的热舒适性与气流组织进行模拟研究.该研究为高大空间建筑空调系统优化设计、模拟气流组织和热舒适性等提供了方法及理论依据.
【总页数】5页(P23-27)
【作者】董玉平;由世俊;汪洪军;张子平;任晓芬
【作者单位】天津大学,环境学院,天津,300072;天津大学,环境学院,天津,300072;天津大学,环境学院,天津,300072;河北建筑科技学院,河北,邯郸,056038;河北建筑科技学院,河北,邯郸,056038
【正文语种】中文
【中图分类】TU831
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高大空间工业厂房空调气流组织CFD分析
高大空间工业厂房空调气流组织CFD分析
郑中平
【期刊名称】《洁净与空调技术》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】采用CFD方法,对高大空间工业厂房空调系统采用两种不同的气流组织(复合型置换通风、喷口送风)进行计算,并分析两种气流组织的速度场和温度场的分布特性,应用PPD、PMV及空气龄等评价其舒适性和可行性,最后得出结论:置换通风能够为高大空间工业厂房提供一个较好的热舒适性环境,并能提高车间内空气品质.
【总页数】6页(P33-38)
【作者】郑中平
【作者单位】凯天环保科技股份有限公司
【正文语种】中文
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由世俊王海霞董玉平
摘要：高大空间建筑空调系统初投资昂贵，运行能耗巨大，因此在设计时有必要对设计方案、气流组织、热舒适性等加以模拟预测。
本文以天津国际展览中心扩建工程b展厅为研究对象，对无回风管道的上送上回夏季空调系统现状的气流组织进行现场测试，并以实测数据作为边界条件，利用fluent公司推出的专业软件airpak2.1对其现有的空调系统气流组织、温度场和速度场以及热舒适性与气流组织进行了模拟研究。
通过对两者分析比较，验证了cfd 模型实验的准确性、切实可行性，指出利用现有的cfd软件模拟对高大空间建筑空调系统节能与优化设计具有重要的指导意义。
关键词：高大空间气流组织热舒适 cfd模拟
0.前言
随着社会进步和人民生活水平的提高，对功能合理、质量上乘、环境舒适的公共活动空间的需求日益增加，此类空间多属于高大空间建筑。
高大空间建筑的空调系统无论在初投资还是运行费用上都比较大，因此在方案的选择上要慎重，有必要在设计前对系统方案进行模拟分析，实现设计方案的优化和空调系统的节能。
本文以天津国际展览中心新馆b展厅为研究对象，利用fluent公司推出的airpak2.1专业软件对其空调系统设计方案的气流组织和热舒适性进行了模拟研究，与现场测试结果进行分析比较，验证了用cfd模型实验的正确性和切实可行性，所得结论为高大空间建筑空调系统优化设计、预测气流组织和热舒适提供了可靠的理论依据和指导方法。
1.研究对象概况
目前展厅空调送风现状为上送上回全空间空调：送风量255000m3/h，回风量204000m3/h，3台空调机组，每台额定风量85000m3/h；设66个φ630mm旋流送风口，每个作用面积9m×
9m＝81m2，风口距地面13米。
新风与回风混合经表冷器处理后送入展厅。
展厅不设回风管道，靠近空调机房的风管道竖井设有回风口，连接空调机组回风口。
2.现场测试
2.1 测试条件
测试时b展厅接近空负荷状态，展厅内只有一些人在打羽毛球、十几个工作人员和九个测试人员及协助测试人员。
空调机组没有正常运行，送风速度相当小，送风温度很高，几乎没有冷量，几乎没有除湿。
最恶劣的是展厅的门窗并没有关严，甚至室内相邻墙（防火墙）亦没有降落，相当于与其它展厅相通。
尽管如此并不妨碍与模拟结果进行比较。
2.1 测试内容
天津市国际展览中心新馆b展厅空调气流组织，即空调送风温度场和速度场，展厅围护结构各壁面温度、风口周围各离散点的风速、温度、室内温湿度、室外温湿度。
2.2 实验仪器与装置
实验中风速和空气温度分别采用热线式风速仪（测试范围：风速vl0.1～4.99m/s，vh5～50 m/s；温度0～99.9℃；测试精度：风速±2％fs，温度±1℃）、数字风速测量仪（测试范围：0.4～30.0 m/s；测试精度：0.1 m/s；）、多通道微风速仪（测试范围：风速0～1.0m/s和0～10.0m/s，温度0～50.0℃；测试精度：风速±（指示值的5％+0.1m/s），温度±1℃）测量。
展厅围护结构的壁面温度用非接触温度计（测试精度：±1℃）测量。
室内外的湿度采用阿斯曼干湿球温度计测量。
2.3 测试方案
展厅按照长（z方向）、宽（x方向）、高（y方向）建立坐标。
在此仅给出测试方案，与后面模拟研究有关的测试结果在下文中给出，其余众多数据不再赘述。
3.测试条件下的cfd模拟研究
3.1 模型建立
考虑到计算机内存和计算速度，减少生成网格的数目，节省运算时间，在不影响计算结果的前提下，对物理模型进行合理的简化，边界条件按照实际测得数据设定，模型见图6。
展厅机房侧有长宽高9m×54m×10m的办公室和机房，用长宽高9m×54m×10m block代替不作为研究范围。
回风口在环境压力、温度条件下回风。