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CFD软件在建筑环境研究中的应用与阶梯教室的自然通风研究

殷维  
【摘要】:CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。CFD是伴随着计算机科学、数值计算技术的发展而成长起来的一门新兴科学。本文作者对Fluent、Ansys CFX、PHOENICS、Star-CD等软件进行大量、深入的研究与应用。特别是在建筑环境学领域的应用,作者总结了大量Fluent使用经验,如自然对流模拟、污染物浓度模拟、墙面吸附污染物模拟、湿度模拟等,并详细介绍在软件中的设置方法,同时进行了示例。随后,在阶梯教室自然通风这一案例中,进行初步的运用。这些使用解决方法的总结,为今后建筑环境学领域的CFD研究与应用打下了良好的基础。 自然通风实际上已经被国外许多建筑师使用,他们是从建筑设计的角度来最大限度的利用无需能源的自然通风。并且,从建筑设计出发,具有一劳永逸的特点,在建筑完成以后,基本无需追加投资。 天井是最简单方便的自然通风方式之一,其最大特点就是简单实用。天井利用建筑物内部的热源或太阳光照射所产生的热源,使建筑物内部的气流升温而产生热浮力,促使建筑下部的气流上升,并从建筑物顶部排出。这种方式即节能,又有一定的通风效果。本文对长沙市的四处天井建筑进行了实地调查,并给出了相应的结论。 阶梯教室是一种特殊的教学建筑类型。它不但有利于后排座位上的学生观看黑板的内容,而且有利于大部分学生收听讲授老师的语音。众所周知,阶梯教室的座位呈现倾斜状,且阶梯教室的最低处与最高处一般都设有门窗等可用于通风的装置。风压与热压是自然通风的基本驱动力。那么,当教室里有学生就坐,且打开室内的照明设备时,再加上太阳光的照射,在阶梯教室里面将会产生热升力,这种升力能否被利用吗?与普通教室相比,阶梯教室更有利于自然通风吗?针对这些问题,本文使用Fluent软件进行了初步的模拟研究。通过模拟,预测出相应的结果,然后,对今后的自通风研究建筑设计研究提出了相关的建议。


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