剧院夏季不同气流组织舒适度模拟分析

【摘要】：随着经济的发展,人民的物质生活水平有了很大的提高,同时对精神生活也提出了更高的要求。剧院是人们欣赏艺术,提高艺术修养的好地方,因此剧院的室内环境就显得尤为重要。 要想保证好的室内空气品质,好的气流组织是保证。剧院空调的主体是舞台和观众厅。舞台具有空间高大、幕布重叠、灯具多且发热量不稳定等特点；观众厅具有面积大、顶棚高、人员密度大、发热量大、散湿量大等特点。因为舞台和观众厅具有以上特点,所以存在如何选定气流组织形式,和如何评定哪种气流组织更为合理的问题。目前对剧院空调气流组织的研究中,主要有现场实测法、模型实验研究和数值模拟研究。国内在大空间的空调气流组织的研究中,普遍采用模型实验研究和数值模拟研究。数值模拟研究在经济上、周期上的优势较为明显,且随着计算机技术的飞速发展,使剧院的数值模拟研究的在个人电脑上得以实现,其模拟结果也日渐合理,所以本文采用数值模拟的方法模拟剧院内的空调的气流组织。 本文首先阐述了CFD发展历史,及国内外成果,并对CFD的数学原理进行了详细阐述。在此基础上,以实际工程为例进行模拟分析。本文选取济南—剧院为例,舞台采用混合通风方式(上送下回),舞台送风口布置在二道幕布和三道幕布之间,乐池设置回风口。观众厅分别采用三种通风方式,分别为：上部送风下部回风、后部喷口送风下部回风、下部送风顶棚回风。通过调整送风口、回风口的位置,送风温差和送风速度,使得三种通风方式都有对应的一种方案满足舒适度的要求,即方案二、方案三和方案五。这一过程是通过Airpak对五种方案进行模拟,得到其温度场、速度场、舒适度、空气龄,其理论基础是流体力学和传热学,在对数学模型和物理模型的理论分析及假设的基础上,对室内气流组织进行三维数值模拟。 通过对方案二、方案三、方案五的温度场、速度场、热舒适性及空气龄进行比较分析,得出方案五为最优方案。因为本文选用的通风方式是目前剧院比较常用的,所以模拟结果对实际工程有一定的借鉴作用。