火车站是极具代表性的大空间建筑,其空调设计日益受到人们的关注。传统的设计方法,更多地依赖于经验,往往由于缺乏对空调气流组织的研究而造成能源的大量浪费。目前,国内外对火车站空调气流组织的研究几近空白。本文以铁道第二勘察设计院委托项目“重庆江北铁路旅客站房大空间建筑空调设计研究”为依托,采用CFD方法对火车站空调气流组织进行了数值模拟研究。 研究以重庆江北铁路旅客站房进站和候车厅夏季空调为对象,根据建筑的实际几何尺寸及空调计算参数,建立进站厅采用侧送风,而候车厅分别采用侧送风、假柱送风及顶送风的三种典型空调方案下的计算模型,采用STAR-CD软件对各种气流组织情况下进站和候车厅温度场、速度场进行了三维数值模拟研究。计算中流动控制方程为N-S方程,紊流模型使用RNG k-ε两方程湍流模型,采用有限容积法离散计算区域,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件,并使用迎风差分格式,速度-压力耦合采用SIMPLE算法。综合考虑了围护结构传热、太阳辐射、人员、设备及照明散热等多种传热过程,并考虑了由于温度差引起的浮升力的影响。 本文详细分析了三种空调方案数值计算的结果,得出温度场和速度场的分布特征,并分析了形成流场分布特征的原因:研究了送风温度、送风速度、送风高度及送风角度四个设计参数对三种送风方式下气流组织的影响,为设计方案的优化提出了改进意见,初步优化的效果明显;对三种空调方案进行了对比研究。研究结果表明,重庆江北铁路旅客站房采用侧送风方式更容易实现满意的气流组织,建议一层进站厅沿东西侧墙在标高15.7m处侧下30°送风,各喷口送风温度18℃,送风速度9.9m/s,并沿南玻璃外墙在标高6.5m处侧下30°送风,各喷口送风温度18℃,送风速度10.2m/s;二层候车厅的两排立柱在标高14m处平送风,各喷口送风温度16℃,送风速度4.6m/s。通过本文的研究,得到了一些对火车站空调设计有指导意义的结果,也为同类高大空间建筑的空调设计提供了参考。