风压作用下的自然通风量计算方法探讨_secret

风压作用下的自然通风量计算方法探讨

关键词：自然通风 风量计算 风压分布 数值模拟

合理利用自然通风对于建筑节能和改善室内空气品质有着重要的意义。本文对大气边界层中大开口建筑物的气流过程用数值方法进行了模拟，对于传统的自然通风的计算方法产生怀疑。通过对风压作用下各种不同模型的大开口矩形房间的自然通风过程阻力特性的详细模拟，

比较分析了不同相对开口大小和不同相对位置的通风房间阻力特性的不同，对自然通风流量的计算进行了进一步的讨论。

本文采用了CASE A ～CASE F 六种模型，六个模型均是处于大气边界层中的单个房间，来流风为梯度风，风垂直吹向房子前墙(迎风面)，不考虑有热源。为了得到较好的模拟结果，避免各个出流面边界条件的处理对房子周围实际流场的分布影响，同时保证来流面的流场不受房子的影响，本文采用了较大的模拟计算空间：房子前面、后面、左右两侧和上空分别有10、20、10、5倍于房子高度的距离，一个全尺寸的房子模型放在93m*63m*18m 的大气边界层中。本文对六种模型通风过程流场分布、建筑物表面风压分布以及通风过程风压分布都进行了模拟，并对各模型气流流动过程中房间截面的最大风压系数Cpmax 、最小风压系数Cpmin 、平均风压系数Cpmean 和气流过程的中心点风压系数Cpcenter 进行了对比。本文发现在采用传统的伯努利方程推导出来的通风量计算公式时，公式适用的范围及流量系数C D 和风压差△P 的取值是值得探讨的。通过对各模型迎背风面的平均风压系数及相应风压系数推出的进出口的流量系数、迎背风面上开口中心处在封闭建筑物上的风压系数及相应风压系数推出的进出口的流量系数和通过迎背风面上开口中心处在开口建筑物上的风压系数及相应风压系数推出的进出口的流量系数进行了对比，得出对于工程应用中流量计算公式的运用，前后墙体的风压差宜采用开口处在封闭建筑物上的风压值，流量系数的取值在开口面积率不大于30％且不小于10％的情况下，前孔的流量系数可取0.72左右，后孔的流量系数在0.80左右，但后孔相对开口面积大于前孔一定比例时，后孔的阻力损失相对较小，对通风流量的影响主要在前孔。

本文对于传统的自然通风量的计算方法产生怀疑，用数值方法对大气边界层中建筑物进行模拟，并通过对封闭建筑物表面风压分布和不同开口方式建筑物的实际气流流动过程中流场和压力场详细的全尺寸模拟分析，得到了一些较为重要的有创新性的成果。此外本文只是针对有限的几个模型所作的一些分析，它们之间还有很多开口组合模式，其定量的联系值得我们进一步的研究探讨