103-基于CFD技术的局部等温气流环境下人体热舒适的探讨.pdfVIP

基于CFD 技术的局部等温气流环境下人体 热舒适的探讨 1 青岛理工大学 张祺邦 于慧俐 姜坤 摘 要:空调工作并加局部等温送风的调节方式可以有效解决热舒适与空调能耗等问题。 本文利用 CFD 软件对普通壁挂式空调营造的室内稳态环境进行数值模拟，通过改变空调的 送风温度以及桌面风扇的送风速度等边界条件，分析人体周围热环境的变化。对不同工况下 人体附近温度场、速度场，以及人体热舒适性指标PMV 进行分析比较，研究局部等温气流作 用于人体头部时的热反应，以及对这种调节方式进行节能性分析。 关键词：局部气流；空调能耗；人体热舒适；节能性；数值模拟 0 引言 建筑节能是现代建筑发展的趋势，其目的是追求建筑的低能耗和高舒适度，即让室内 人员感到舒适，同时还能降低建筑能耗，减少建筑的使用成本。随着研究的深入，人们在 重视室内环境的温度和湿度的同时，室内空气流动也已经成为热舒适研究的重要课题[1] 。 提高人体热舒适体验有多种方法，其中局部热环境调节是一种有效手段。其中，空调环境 加局部等温送风的调节方式可以解决热舒适和空调能耗问题。 本文利用数值模拟软件对普通壁挂式空调营造的室内稳态环境进行数值模拟，通过改 变空调的送风温度和桌面风扇的送风速度等边界条件，分析人体周围热环境的变化。这种 局部热环境调节方式的模拟探究为建筑构建节能化设计体系，进行工程化的实践提供了必 要的基础。 1 物理模型的建立 本文的房间选取研究生宿舍，房间的尺寸为8.8m×3.3m×2.7m，模拟夏季工况。室内 的热源为壁挂式空调和保持静坐的人。人坐在桌子旁，桌子的高度为0.8m，人坐姿高 1.4m。在桌子上放有台扇，风扇中心距离桌面0.2m，风口半径为0.08m，风口正对人员， 距人员0.6m。在南面墙上装有壁挂式空调器，空调底部距离地面2.24m，风口在空调底 部，大小为0.75m×0.11m。隔板表示房间的内墙和床铺。物理模型见图1。 1张祺邦（1993-），男，汉族，山东烟台人，硕士研究生，研究方向为建筑及列车空调与节能技术，联系 电话E-mail：824248651@ 通讯地址：山东省青岛市市北区抚顺路11 号青岛理工 大学，邮编：266033 内墙 屋顶 壁挂 空调 出风 口 风扇 桌面 床板 地板 人体 图1 2 计算模型的建立 2.1 数学模型及简化假设 本文用 CFD 数值模拟的方法模拟室内环境中流体的流动及传热问题，包括室内空间速 度场、温度场以及热舒适性等方面的研究。本章对室内不可压缩气体所展开研究，其性质是 三维稳态问题，因此在设计微分方程的过程中，应当保证非稳态项为零。 桌面风扇局部等温送风根据性质属于湍流，在这里选借助平均湍流能量模型—k −ε两 方程湍流模型得到方程组的具体解。连续性方程、能量方程和动量方程是本章研究中的基本 方程。 本文选用k −ε两方程，为了更好地处理问题我们对其进行简化： （1）连续性介质 根据