不同截面形状下柱面贴附通风气流组织特性及作用效果研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sky_fly2005
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柱面贴附通风是在混合通风和置换式通风的基础上研发出的一种新的气流组织方式。该通风模式主要依靠建筑空间中广泛分布的柱体,在气流对柱面的贴附作用(康达效应)和对地面的撞击作用(扩展康达效应)下形成空气湖,以此实现对室内气流环境的调控。柱体是柱面贴附通风的结构基础之一,但建筑设计的创新性要求会引起柱体外形的变化,给柱面贴附通风的应用带来不确定性。首先,一些柱体的外表面会出现外凸或内凹,下行的贴附气流在经过竖向贴附区时,原本单股射流在单个平面上的贴附流动会转变为多股射流在多个平面的贴附流动,这可能改变贴附区气流的流动特性。其次,为充分利用贴附效应,当柱体外形改变时,条缝风口的外形需要做出相应的调整来使气流充分贴合柱面,这可能改变条缝风口的性能,同时也提供了条缝风口使用方式的新的可能性。针对上述问题,本文先对常见的柱体进行归纳整理,发现各类规则和不规则的柱体可归纳为圆形截面柱、方形截面柱和十字形截面柱。基于此建立数值计算模型并进行实验验证,然后分别对圆柱、方柱和十字柱贴附送风模式的流场分布和热舒适进行研究,最后针对十字柱贴附模式特有的多段式条缝风口提出五种风口开启的方式,并进行通风效果对比。主要结论如下:等温模式下,十字柱贴附模式的送风气流可沿柱面进入工作区,并在工作区形成空气湖分布。由于十字柱内凹面两股贴附气流的交汇作用,内凹面贴附气流的厚度大于圆柱面、方柱面和十字柱外凸面贴附气流的厚度。内凹面射流交汇作用还会改变十字柱内凹面贴附气流的轴线速度变化规律。在柱脚的气流撞击区,十字柱贴附对高速送风气流有更强的削弱作用,相同条件下送风气流动能减少60%。供冷模式下,十字柱内凹面两股贴附气流的相互作用可以将近壁面速度最大值提升0.4 m/s,可将近壁温度降低1.0℃,但无法改变贴附气流的近壁面速度变化规律。当送风参数相同时,方柱贴附的工作区平均速度比十字柱贴附高10%。但十字柱贴附送风的热舒适性更强。供热模式下,十字柱独特的内凹贴附面对气流有更强的支持作用。从竖向贴附区气流的速度和温度分布来看,同等条件下十字柱内凹面贴附气流可将更多的热量送入工作区。方柱贴附的工作区平均速度比十字柱贴附高10%左右。因此若采用十字柱贴附模式供热,能在保证送风气流顺利进入工作区的同时,将工作区平均速度控制在理想范围内。与规则柱面贴附送风的条缝风口相比,十字柱贴附的多段式风口可实现每段风口的独立开启和关闭。因此,可以通过改变十字柱风口的开启方式来改变工作区的舒适性分布。当需要提升工作区整体热环境的均匀性时,可把风口全开模式改为外凸面送风模式;当需要提升低区热舒适性时,可以开启全部风口送风;当需要提升高区热舒适性时,可采用阴角送风模式。本研究将柱面贴附送风应用于不同截面的柱体,并从送风可行性和送风效果两个方面进行评价。本文结论可以为柱面贴附送风模式的后续研究和推广应用提供一些指导。
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