大空间建筑气流组织分析及监测系统研制

论文摘要

大空间建筑在建筑功能方面有着其他建筑无法替代的优点,其大跨度,高屋面提供的大尺寸空间为人们在室内进行大型集会、展览、运动提供了条件。但这些优点同时也带来了弊端:大空间内气流组织难以设计,空调系统高负荷引起巨大能量消耗,不合理的空调运行方式降低能源利用率。本文将CFD（计算流体动力学）技术应用于大空间建筑空调系统的评价体系,利用室内零方程模型及标准κ-ε模型对深圳高科技会展中心A展厅现有的空调方式进行了数值模拟。通过分析模拟结果,从温度场、速度场及PMV（预测平均评价）等方面对A展厅的空调系统进行了全面的评价。鉴于CFD理论发展并不完善的现状,本文采用实测验证的方法对上述计算结果进行分析。通过对比模拟结果与实地测量的参数,可以得出结论:利用CFD对大空间建筑室内气流组织进行分析,在趋势性上有良好的表现,但存在部分区域与实际值差别较大的问题。本项目在实验验证阶段,搭建了一套分布式空气参数监测系统。该系统依靠无线通讯技术,首创了一种可实时描述空间内气体状态参数场的方法,以实现与CFD数值模拟结果的无差别对比。通过集成多种电子传感器,系统可将气体的多种状态参数一次采集完成。通过RS232通讯接口,系统采集的数据可利用VB6.0编写的上位机程序进一步处理,实现数据的实时显示、保存功能。本文所做工作为CFD指导、评价大空间建筑空调系统设计的可行性提供了实验依据。监测系统的开发是IAQ（室内空气品质）监测方法上的一种有益尝试,为解决类似的测试问题提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 大空间建筑特点概述
• 1.2.1 建筑特点
• 1.2.2 设计难点
• 1.3 课题应用技术发展现状
• 1.3.1 CFD 技术简介
• 1.3.2 CFD 在暖通空调中的应用
• 1.3.3 现代测试技术
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 大空间建筑室内气流组织介绍
• 2.1 大空间建筑
• 2.2 空调系统划分
• 2.3 常见气流组织方式
• 2.4 评价方法
• 2.4.1 空气龄
• 2.4.2 换气效率
• 2.4.3 PMV-PPD
• 2.5 对空气污染物的影响
• 2.5.1 污染物含量和排空时间
• 2.5.2 排污效率
• 2.6 本章小结
• 第三章 CFD 模型建立与分析
• 3.1 基础理论
• 3.1.1 控制方程
• 3.1.2 紊流理论
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 模拟对象简介
• 3.2.2 CFD 模型
• 3.2.3 划分网格
• 3.3 数值求解
• 3.3.1 计算参数
• 3.3.2 控制方程的处理方法
• 3.4 计算结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 监测系统研制
• 4.1 系统研发背景
• 4.2 系统构成
• 4.3 系统的搭建与调试
• 4.3.1 硬件设计
• 4.3.2 软件设计
• 4.3.3 仪器的标定
• 4.4 本章小结
• 第五章 实际测试与CFD 对比分析
• 5.1 测试方案
• 5.2 对比与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文