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《湖南大学》 2001年 博士论文
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建筑墙体表面换热过程辩识方法与数值预测方法研究

张泠  
【摘要】:一个设计软件包应该是数值方法和辨识方法各步骤有序的完备集合,它必须包括数据采集、数据预处理、方案数值分析、辨识模型检验及预测结果的图形显示等方面的程序块,利用一些通用的程序块能灵活地拼凑出各种所需的功能,直接应用于工程实际,成为有用的软件资料。因此,本文探索以全新的研究手段——辨识方法和数值方法对建筑墙体表面换热过程进行了系统分析,全文共八章,分两大部分讨论。 本文第一部分建筑墙体表面换热过程实用条件下辨识方法的研究选题来自国家自然科学基金,主要研究的内容有: (1)、研究墙体表面换热过程的数学描述,及相应的输入/输出参数的测试方法和实验装置的研制; (2)、实验数据的采集、处理及模型的辨识算法的研究; (3)、对自然条件和模拟试验条件下辨识得到的模型进行综合比较分析,导出墙体表面换热系数与空气流动等相关因素之间的定量关系式,完善模型与辨识方法,并对模型与辨识方法进行核准,分析和完善墙体表面换热系数与相关因素的关系表达式。 本文创新之处在于突破传统的对建筑墙体表面换热系数的研究只着眼于采用高精度的传感器的研究方法,将建筑墙体表面换热过程视为与空气流动、辐射强度及墙体表面与周围空气间的温差等因素有关的动态系统,并且把热流计的热阻放在包括热流计在内的墙体表面传热动态热力系统中去研究。应用辨识方法分析建筑墙体表面换热过程并结合实验具体推导出建筑墙体表面换热系数。这样的处理方法使得在实验中不需采用高精度的传感器,并且可以克服由传感器引起的流场扰动所带来的测试的困难。节约了实验成本,大大提高测试结果精度,不仅原理简单,而且容易实现。为建筑热工分析和采暖空调负荷计算等提供可行地和准确地测定和分析墙体表面换热系数的方法,为开发出一套“建筑热环境”模拟设计软件包打下基础。 本文第二部椭第一昭筑墙帕面换热过程辨识研究的狙上,尝试将 计算传热学和计算流体力学综合应用于室内气流组织的数值计算。对建筑墙体表 面换热过程进行数值预测,主要研究内客有: (l)、4&ie传统分析方法的不足,系统分析共轭传热室内流场,建立建筑 围护结构传导与室内流场耦合求解方法.探讨室内环境与砌数,建筑围护结构 材料的热传导率,建筑围护结构高度、厚度等的关系. (2)、建立一种建筑围护结构表面换热系数数值求解方法. 创新议在子把建筑围护结构传热与室内气流胸作为邯…求解, 建立了在固体流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟 方法。通过发掘建筑维护结构的传热过程对室内鹏的作用与影响,求解室内速 度场、温度场,从而得到墙体表面对流换热系数.这是一项开拓型的工作,为准 确地测定和分析墙体表面换热系数提供了新方法;为今后工程建设建筑困护结构 的选择提供设计依据;为选择合理的建筑布局设 可靠保证;为开发出一套 “建筑热毗”附伽包打下驰.对于增强C:Ip娜椰结果的可靠性、 准确预测空调负荷、降低建筑能耗、提高室内热舒适度与空气品质姊重蛇义.


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