329-计算流体力学对某建筑室内通风效果的仿真指导.pdfVIP

计算流体力学对某建筑室内 通风效果的仿真指导 上海市安装工程集团有限公司 汤毅，曹晓程 摘要：建筑工程机电安装过程中，往往会出现建设方私自改变空调风口位置的情况，在机电 安装调试结束后，导致通风效果达不到预期的结果。本文介绍了计算流体力学技术对大楼通 风效果的仿真模拟，通过仿真不仅明确了气流组织出现问题的原因，更能提供解决方案，同 时对工程责任的判定提供一定参考依据。 关键词:CFD；仿真；通风效果；温度场 1 前言 在民用建筑中，特别是大型的商业楼内，由于各类风口的位置影响了整体美观性,建设 方往往会在工程建设前期或建设过程中要求改变风口的位置。而在这过程中，由于设计方和 施工方缺乏必要的气流组织判定，盲目听从建设方的意见，导致变更后空调通风效果不理想。 因此，作为有经验的大型施工总承包单位，应具备一定的深化设计能力与经验，通过掌握科 学的软件来分析和解决工程问题，从而可规避不必要的风险。 本文所依托的背景工程于2012 年投入使用。根据投入运营后各租户的意见与投诉情况 进行汇总，结果表明10 楼至12 楼东北角位置的空调运行效果无法达到舒适度要求，具体表 现为冬季空调达不到设计温度，用户冷感较强。经过业主、设计和施工单位关于质量责任的 初步讨论，无法达成较为一致的共识。施工和设计方认为业主在没有经过设计许可的情况下， 出于观感考虑对部分房间的风口位置私自做出改变，是影响气流组织和造成该问题的主要原 因；而业主则认为该问题是由于施工图纸错误，施工过程中各类材料和施工工艺变更所导致 的。这就需要借助计算流体力学技术（以下简称“CFD ”）对施工图纸进行仿真模拟，从而 判定施工单位深化设计和设计单位审阅方案的正确性。 2 数值建模与分析 2.1 计算模型的建立 为了判断按图施工的气流组织方案是否合理，CFD 仿真计算的对象为 10 楼东北角的房 间，根据设计单位提供的空调系统图纸，在GAMBIT 软件中建立房间模型，如图1 与图2 所 示。 简介：汤毅，男，1987 年7 月出生，暖通工程师，工程师，上海市塘沽路390 号，200080 358402911@，上海市人，上海海洋大学，主要从事暖通工程领域机电设备的安装技术研究 图1 数值计算房间的结构与暖通图纸 图2 GAMBIT 软件建模效果 模型建立后按照尺寸划分网格，网格类型采用非结构网格，尺寸为 10。由于考虑空调 系统出、回风口处气流组织扰动剧烈，故在网格构建中对空调系统送风口和回风口进行了局 部加密。如此一共建立大约1,500,000 个单元网格，经过GAMBIT 软件中的网格质量检查证 实可靠后输出计算模型，导入FLUENT 数值计算软件中进行进一步设置。 2.2 数值计算仿真方式 在FLUENT 软件中对各个边界条件进行设置，具体参照下表1。 表1 FLUENT 软件中边界条件的设置 边界名称 定义名称 设置类型 壁面 Bimian Wall 出风口 Chufeng Velocity-inlet 回风口 Huifeng Velocity-outlet 本次模拟的房间内气流组织形式为封闭式强制空气循环对流，故流动状态为湍流形式， 湍流模型选择k-e 的标准方程形式，但是由于一般大空间空调系统吹风中，壁面处的气流会 受到碰撞后造成流动速度的大量损失，故贴壁处的气流一般处于层流或者过渡流动状态，显 [1] 然这一区域使用湍流方程就不再合适，所以需要引入壁面函数的修正 。 由于内外墙的建筑材料为玻璃和防火砖，在软件中没有相应的材料可供选择，本次模拟 将建筑玻璃幕墙和防火砖内