门窗相对位置对于房间风压自然通风特性的影响

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在物质、经济、科技和社会高速发展的今天,随着人们生活水平的不断提高、建筑行业的蓬勃发展,我国建筑能耗需求持续走高,人们对建筑节能的认知和重视程度与日俱增。建筑风压自然通风技术凭借其优良的通风特性和绿色节能等优势,受到越来越多的关注和重视。然而当室外自然风绕过建筑时,气流流动伴随着大量的分离和涡旋运动,其流动机理非常复杂,因此长久以来学者们都在致力于寻找一种能够对建筑风压自然通风进行准确预测的方法,这将对风压自然通风节能技术的推广具有重大意义。建筑风压自然通风的影响因素众多,主要包括建筑体型、来流风特性(风速、风向)、开口结构及形式以及房间内部阻力分区等。本研究将在前人研究的基础上,以建筑风压自然通风阻力特性参数──综合流量系数为切入点,重点对单区房间风压通风特性展开研究,并建立一种新的通风率预测模型。本研究基于课题组完成的风洞试验建立了数值计算模型,应用大涡模拟的CFD方法,对具有不同进深的单区房间模型,分别在房间的对面墙和侧壁墙上的不同门窗相对位置处开设出口(门)进行风压通风数值模拟计算,结合得到的流场压力、速度分布等情况和通风率大小,对此类单区房间风压自然通风的效果及影响因素进行探究。在此基础上,结合伯努利方程提出房间综合流量系数Cdz的确定方法并分析房间进深和门窗相对位置对其的影响:针对相对开门模型,得到房间综合流量系数Cdz与门窗相对位置角Θ关系的经验公式;针对侧壁开门模型,定性分析房间进深和门窗相对位置对房间综合流量系数Cdz的影响。并给出基于房间综合流量系数Cdz确定的通风率预测模型。采用上述的CFD方法分别对按比例扩大尺寸的新单区房间模型和双区串联模型进行同样的通风数值模拟,并与预测模型的结果进行对比。研究结果表明扩大尺寸的单区房间自然通风率均减小,且其相对于原尺寸房间通风率减小的比例系数K1与房间进深有关─在三种长宽比条件(1,1.25和1.5)时K1分别为0.95,0.96和0.97;在此基础上得到三种长宽比条件时,当房间底面积按比例每扩大一倍时房间通风率的修正系数a分别为0.983,0.986和0.99;在双区串联房间中存在修正系数K2=0.7使修正后的通风率预测模型Q=2.48K2Cdz成立。
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