包含外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的室內(nèi)環(huán)境CFD模擬.pdf

1、目前，使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，有關(guān)墻壁表面的熱邊界條件給定較為困難。對(duì)于內(nèi)墻壁面，若內(nèi)墻的保溫性能良好且所研究的房間與相鄰房間之間不存在較大溫差時(shí)，可將內(nèi)墻壁面視為絕熱表面。但對(duì)于外墻的內(nèi)壁面，由于受墻體傳熱、內(nèi)壁面與室內(nèi)空氣的對(duì)流換熱以及與其它表面間的輻射換熱作用，外墻內(nèi)壁面的熱邊界條件非常復(fù)雜。獲知準(zhǔn)確的外墻內(nèi)壁面熱邊界信息無(wú)論對(duì)于室內(nèi)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的計(jì)算以及能耗計(jì)算均具有重要意義。
　　本文提出一

2、種簡(jiǎn)便且較易于操作的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱邊界信息給定方法，將外墻與外窗包含到計(jì)算域中，這樣只需給定外壁面的熱邊界信息作為邊界條件，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱傳導(dǎo)、內(nèi)壁面與室內(nèi)空氣的對(duì)流、內(nèi)壁面與室內(nèi)空間的輻射傳熱、以及室內(nèi)空氣的熱流動(dòng)耦合在一起求解。受室外風(fēng)的影響，外墻外壁面的溫度或熱流密度相對(duì)均勻，熱邊界條件的給定較為容易。同時(shí)，還可囊括室外氣象參數(shù)如風(fēng)速、室外干球溫度等信息到計(jì)算建模中，并可考慮不同地域的太陽(yáng)輻射效應(yīng)。當(dāng)算例不包含外窗時(shí)，可應(yīng)用計(jì)算效

3、率較高的角系數(shù)(surface to surface，S2S)輻射模型;而需要考慮透過(guò)外窗的輻射傳熱時(shí)，則使用功能更為強(qiáng)大的離散坐標(biāo)(discrete ordinates，DO)輻射模型，DO輻射模型不但可以計(jì)算壁面與壁面之間的熱輻射，還可以計(jì)算玻璃等半透明介質(zhì)對(duì)熱輻射的吸收作用，從而準(zhǔn)確解算透過(guò)玻璃外窗的傳熱。本文針對(duì)某辦公環(huán)境算例，分別將S2S與DO輻射模型耦合到熱流動(dòng)建模中，根據(jù)室外氣象參數(shù)來(lái)給定外墻與外窗壁面的熱邊界條件，選用R

4、NG k-ε模型來(lái)近似室內(nèi)氣流湍動(dòng)效應(yīng)，在室內(nèi)固體壁面使用了精度較高的增強(qiáng)壁面函數(shù)。為驗(yàn)算室內(nèi)輻射建模的合理性，還運(yùn)用以上方法求解了某文獻(xiàn)中的算例，將解算所獲得的室內(nèi)氣流速度、空氣溫度以及熱源表面溫度與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
　　研究結(jié)果表明，耦合RNG k-ε湍流模型與S2S和DO輻射模型的解算方法可獲得與文獻(xiàn)中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較為一致的室內(nèi)流速、溫度與熱源表面溫度。從包含外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的解算算例中可以發(fā)現(xiàn)，外墻和外窗內(nèi)壁面的溫度和熱流密度分布