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室内自然通风模拟分析报告(总31页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--XX办公组团项目——室内自然通风模拟分析报告提供：XX建筑设计研究院有限公司22声明：1、本报告无咨询单位签字盖章无效；2、本报告涂改、复印均无效；3、本报告仅对本项目有效。
项目名称：XX办公组团项目委托单位：XX建筑设计研究院有限公司报告编写人：校对人：审核人：报告日期：2014年10月20日3目录目录......................................................................................... 错误!未定义书签。
1模拟概述.......................................................................... 错误!未定义书签。
项目概况 ................................................................................. 错误!未定义书签。
气候概况 ................................................................................. 错误!未定义书签。
通风原理 ................................................................................. 错误!未定义书签。
参考依据 ................................................................................. 错误!未定义书签。
评价标准 ................................................................................. 错误!未定义书签。
流场仿真中的数值模拟算法研究近年来，随着计算机技术的发展和数值计算方法的不断完善，流场仿真已经成为了现代工程设计和科学研究中不可或缺的一项技术手段。
流场仿真的目的是通过计算机模拟流动物质在物体表面周围运动的过程，以获得关于流场内各种物理量的信息，从而进一步分析、优化和预测流场中各种现象。
而在流场仿真中，数值模拟算法则是非常重要的一部分内容。
一、数值模拟算法的概述数值模拟算法可以分为基于有限体积法、有限元法、有限差分法等多种不同的方法。
其中，有限体积法是目前流场仿真中广泛使用的一种数值模拟算法。
其主要思想是将介质连续性方程变换为积分形式，然后通过时间离散和空间离散，将流场模拟问题转换成为一组离散的代数方程，并通过求解这一组方程来获得流场解。
作为一种流体力学数值模拟算法，基于有限体积法的数值求解方法，除了具有模拟效果通常较为准确的特点以外，在其他方面也表现出了广泛的优势。
例如，该算法与其他方法相比，无需将流域划分为规则的网格结构；同时，也能够适用于较为复杂的流场域。
此外，基于有限体积法的数值求解方法还具有求解过程中数值稳定性高、对于流场非均匀性的适应能力强等优势特点。
二、数值模拟算法的发展历程基于有限体积法的数值模拟算法可以追溯到20世纪50年代，当时该算法仅被用于具有对称性结构问题的研究中，而在当今，该算法已经被广泛用于航天、飞行器、环境工程、气象学、海洋工程、交通运输工程和建筑物的估算等领域，成为一种成熟并具有广泛应用的数值模拟算法。
发展过程中，有限体积法的算法模型不断创新优化，主要受到数值计算机技术的发展推动。
例如，对于具有复杂流场结构的模拟问题，人们采用了多重网格方法，并对其进行了改进，减小了求解过程中的误差及解题所需要的时间。
此外，还有人在本应该采用常规的计算流体力学数值模拟算法方法中，加上收敛因子，进一步提高了模拟精度。
三、数值模拟算法的研究现状和未来发展方向在目前的研究中，基于有限体积法的数值模拟算法还有需进一步优化。
室内气流组织数值模拟与舒适度分析摘要：分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了实验验证。
根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。
结果表明，分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。
关键词：室内；气流组织；速度场；温度场；数值模拟；热舒适引言传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的，通过反复迭代检查温度和速度。
最后，找到合理的回风方案和参数。
空调房间内的供气射流大多是多个非等温湍流射流，一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律，射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。
介绍。
这种方法忽略了很多其他因素，如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等，因此必然有一定的误差，在某些情况下甚至有很大的误差。
若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计，是不合适的。
空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。
主要研究方法是将气流的数值分析与模型相结合。
由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、边界条件和初始条件，所以可以完全反映房间内的气流分布，从而确定气流的最佳方案。
1室内空气流动的有限元数值模拟机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动，直接模拟尚不现实。
在解决实际问题时，需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。
笔者作了以下假设：1）室内空气为低速不可压缩气体，且符合 Boussinesq 假设；2）室内空气流动为准稳态湍流流动；3）忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。
2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟2.1研宄对象本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m（长X宽X高）的长方体建筑模型（如图1所示），风口设在外墙侧。
人员和设备由于不断放出热量，对室内气流分布特性有重要影响，将其视作内热源处理。
内热源模型为0.4 mX1.2 mX 1.3 m（长X宽X高）的长方体。
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究随着城市化进程的加快，越来越多的建筑物在城市中涌现。
建筑物的设计需要考虑到很多因素，如功能、美观、安全等。
然而，一个被忽视的因素是建筑的风环境。
一个好的风环境可以提高建筑的舒适度，也可以减小建筑的能耗。
因此，建筑风环境的研究变得越来越重要。
建筑风环境的研究可以通过实验室试验和数值模拟的方法。
实验室试验可以得出一些定量的数据和直接的观察结果，但是实验室试验的成本很高，而且试验环境和实际环境之间存在差异。
因此，数值模拟成为了一种低成本、高效率的研究方法。
随着计算机技术的快速发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）成为了建筑风环境数值模拟的主流方法。
计算流体力学是一种计算流体的数值模拟方法，它基于纳维-斯托克斯方程和其它物理规律，将流场离散化成格点，对每个格点上的流场变量进行求解。
计算流体力学在建筑风环境数值模拟中的应用主要包括三个方面：建筑外围流场模拟、建筑内部流场模拟和建筑能耗模拟。
建筑外围流场模拟是指对建筑周围流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑形状、位置和风的方向和大小等因素。
通过计算建筑周围流场的速度和压力等参数，我们可以了解在风场中建筑所受的力和压力分布。
建筑外围流场模拟对于建筑的结构设计非常重要，可以为建筑提供优化的设计方案，例如缩短建筑的轮廓线、平衡建筑的表面压力分布。
建筑内部流场模拟是指对建筑内部流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑内部的空气流动、换气量和温度等参数。
通过计算空气流速、压力以及温度分布等参数，我们可以了解建筑内流场的情况和建筑内部区域的舒适度。
建筑内部流场模拟和建筑外围流场模拟相比更为复杂。
因为建筑内部流场的计算需要考虑到建筑内的门窗位置、空调设备、人员和物品等因素。
尤其是对于高层建筑，建筑内部流场模拟更为关键，因高层建筑内的温度、湿度与空气品质等因素影响舒适度和安全性。
建筑能耗模拟是指对建筑内部能耗的模拟。
基于FLUENT的建筑物风沙两相流场数值模拟基于FLUENT的建筑物风沙两相流场数值模拟随着城市化进程的加快，城市建筑物带来的风沙问题逐渐凸显。
为了优化城市建筑物的设计和提高城市环境的质量，建筑物风沙两相流场数值模拟成为一个重要的研究领域。
本文基于FLUENT软件，通过数值模拟的方式，对建筑物风沙问题进行了研究。
建筑物风沙问题是指由于风的作用，建筑物周围的大量沙尘颗粒被悬浮在空气中，形成风沙现象。
这不仅会对建筑物的外观和耐久性造成影响，还会对周围环境和人体健康造成威胁。
因此，研究建筑物风沙问题具有重要的理论和实践意义。
FLUENT是一种基于计算流体力学原理的数值模拟软件，可以用于模拟不同领域的流体力学问题。
在建筑物风沙模拟中，FLUENT可以模拟风场和颗粒物运动两个方面的物理过程。
通过建立风沙两相流方程组，FLUENT可以计算风场的分布，并预测建筑物周围的沙尘颗粒运动轨迹和浓度分布。
具体来说，模拟建筑物风沙问题的过程包括以下几个步骤。
首先，需要对建筑物和周围环境进行几何建模。
可以使用CAD软件绘制建筑物的三维模型，并将其导入到FLUENT中。
同时，还需设置起始风速、沙尘颗粒的初始分布和体积浓度等参数。
接下来，需要建立风沙两相流场方程组。
风场方程可以通过雷诺平均-纳维尔-斯托克斯（RANS）方程或大涡模拟（LES）方程进行模拟。
沙尘颗粒的运动可以通过离散相模型进行描述，考虑颗粒之间的相互作用、颗粒与流体之间的相互作用以及颗粒间和颗粒与建筑物之间的碰撞等。
然后，进行数值求解。
借助FLUENT提供的求解器和网格生成工具，可以对建筑物风沙两相流场进行数值计算。
通过迭代求解风场方程和颗粒运动方程，可以得到建筑物周围风场和沙尘颗粒的分布情况。
最后，对模拟结果进行分析和评估。
可以通过对风速、压力、沙尘颗粒浓度等参数进行统计和可视化分析，以评估建筑物周围的风沙状况。
同时，还可以通过与实验数据进行对比，验证数值模拟的准确性和可靠性。
风场模拟在高层建筑群环境影响评价中的应用研究摘要：高层建筑群对大气运动有较大的阻挡作用，由此引起局地风场的变化，而风速和风压的不同会在建筑物周边形成涡漩区，对人和环境带来影响。
本文采用CFD软件对高层建筑群风场进行模拟，得出其风场分布特征，结合实际情况分析高楼风场对建筑周围人群的影响，优化建筑物排污口布局，减少环境污染。
随着社会和城市的发展，高层建筑日益增多，风环境影响评价应作为该类项目环境影响评价的重要内容。
关键词：高层建筑风场模拟环境评价1、引言随着城市人口的集中和建筑技术的发展，越来越多的具有不规则形状的高层建筑物被建造，这些建筑物对周围环境风场的影响较大，风力载荷正成为高层建筑群设计中必须考虑的重要因素。
风对建筑物以及建筑物周围环境的影响具体表现为以下几点：在高层建筑物比较密集的地方，建筑物改变了原来的风场，在相同条件下，建筑物周围的局部风速增大；风力载荷是一种随机载荷，受建筑物高度、风向、风的强度以及持续时间的影响很大，高层建筑物周围的局部负压过大，使得建筑物掀起或装饰玻璃破碎、脱落；建筑物的外轮廓开关一般都是非流线形的，因而流场不可避免地伴随有分享流动、涡的脱落和振荡，这些现象会在高层建筑物的居室内产生严重的噪音，更严重时还会引起结构和流体的耦合振荡，从而危及建筑物的安全。
随着计算机技术的发展，借助计算机高层建筑物进行模拟计算已成为一种有效的方法。
采用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。
流体流动的数值模拟即在计算机上离散求解空气流动遵循的流体动力学方程组，并将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来，这样的数值模拟技术就是所谓的计算流体动力学（CFD：Computational Fluid Dynamics）技术。
本文利用多功能CFD软件对高层建筑群风场进行数值分析，以人的感受为评价标准，以广州西塔高层建筑群项目实施后高空及地面风环境进行评价研究。
自1974年以来，人们进行大量的CFD技术应用于建筑环境的模拟研究工作。
通风可以改善居住建筑的室内空气条件,保护人们的身体健康。
自然通风是利用自然风动力和存在的温差的空气循环动力进行通风,不需要消耗机械动力,是一种经济的通风方式[1]。
建筑室内的气流分布、温度分布可通过合理的自然通风组织得到有效调节,较大的提高室内热环境的满意度。
自然通风作为一种被动式的节能策略,可以在不消耗能源的情况下降低室内温度,降低建筑能耗,同时更大限度地为人们提供健康舒适的室内环境,符合绿色建筑的发展趋势。
自然通风的应用效果较大程度上受制于建筑的平面布局、朝向等,主要由于其实现是一种依赖于建筑设计的被动式方法[2]。
本文拟通过对建筑的不同朝向室内自然通风的数值模拟,得出建筑设计朝向与室内自然通风及室内热舒适性的相互关系,为建筑师在对如何加强室内自然通风及室内实际通风效果的设计上提供数据支撑。
1研究对象研究对象为南京市的1栋层高为3.00m,总层数为30层的居住建筑。
本文选取其中的一个户型进行研究,具体户型如图1所示,套内面积为122.92m2。
2工况分析利用风玫瑰图[3],给出频率最多的风速风向情况,确定为当地平均风速,作为模拟区域的输入条件。
确定南京市过建筑朝向对室内自然通风影响的数值模拟夏俊,徐丹(江苏省建筑设计研究院有限公司,江苏南京210019)[摘要]建筑朝向设计对于室内自然通风有很大影响,因建筑设计的不同,自然通风有多种形式如:被动风井通风、穿堂风、风塔、拔风井等。
建筑及气候特点的合理设计,能更多地利用自然通风来改善室内的热舒适环境。
为了比较建筑设计朝向变化与室内自然通风效果的相互关系,以南京市某居住小区为例,利用数值分析的方法,对该小区内某一户型在不同建筑朝向的设计情况下,对其进行室内速度场、温度场和室内空气龄的评价分析。
通过对比分析结果,室内产生的最大气流随着建筑朝向的改变从1.5m/s提高到2.5m/s,室内的自然通风效果得到较大的改善;室内换气次数可由原20次/h~36次/h提高到40次/h~60次/h,通风效果更好。
房间cfd计算分析报告一、背景介绍CFD（Computational Fluid Dynamics），即计算流体力学，是一种利用计算方法对流体流动和传热过程进行数值模拟和分析的技术。
在建筑领域，CFD被广泛应用于室内环境研究中，通过模拟建筑内空气流动和能量转移过程，评估建筑的通风、空调和能耗性能，为优化设计和提高室内舒适度提供依据。
本报告旨在通过CFD技术对某个具体房间进行流场及温度场的模拟计算，并对其通风效果进行分析和评估。
二、模型建立1. 房间几何模型：根据实际房间的平面图和立面图，利用计算机辅助设计软件建立了该房间的三维几何模型。
2. 边界条件设置：确定了房间的墙面、地面、天花板等部位的材质和边界条件，包括热边界条件和速度边界条件。
三、计算模拟1. 网格划分：通过网格划分将房间区域分为若干小单元，以便进行数值计算。
网格划分的密度和精度会直接影响计算结果的准确性和计算速度。
2. 材料参数设置：根据房间结构的实际材料参数，对墙面、地板、天花板等部位的热传导系数、热容等进行设定。
3. 边界条件设置：根据实际情况设置房间内外的温度和湿度条件，以及通风口的参数。
4. 求解方程：利用相应的CFD软件求解房间内部的流体动力学和传热方程，得出房间内部空气的流速、温度分布等。
5. 后处理：对计算结果进行后处理，生成流场图、温度场图等，并对数据进行分析和评估。
四、计算结果与分析1. 流速分布：分析了房间内不同位置的流速分布情况，发现房间内呈现明显的层流状态，并且流速分布均匀。
2. 温度分布：分析了房间内不同位置的温度分布情况，发现房间内温度整体较为均匀，没有明显的冷热区域。
3. 通风效果评估：通过计算分析，得出了房间内的通风效果评估指标，包括新风换气次数、湿度分布等，初步评估了房间的通风质量。
五、结论与建议1. 结论：通过CFD计算分析，得出了该房间的流场和温度场分布情况，表明房间内的通风效果较好，温度分布较为均匀。
建筑小区内气流流场的数值模拟分析
文摘：本文采用计算流体动力学CFD（computational fluid dynamics）的方法，对北京地区冬季北风情况下某建筑小区内的气流流动进行了数值模拟仿真。
借助数值模拟能模拟真实情况、资料详细的优点，对该小区两个主要区域在冬季北风向这一不利工况下的气流流动情况进行了分析，由此可见，通过CFD方法对小区气流流动进行模拟仿真，并且以直观形象的可视化结果展现于设计者和客户，可方便地对小区布局设计进行指导以及对小区内微气候进行评价。
1. 前言
建筑师们在设计建筑小区时，注意力多集中在建筑平面的功能布置，美观设计及空间利用上，而很少考虑到小区内高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响：局部地方（尤其是高层）风速太大可能对人们的生活、行动造成不便，也有可能在某些地方形成旋涡和死角，不利于室内的自然通风，从而形成不好的小区微气候。
因此，为了营造绿色舒适的建筑小区微环境，需要在规划设计阶段对小区内气流流动情况作出预测评价，以指导设计。
通常可用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。
模型实验方法周期太长，价格昂贵，不利于用于设计阶段的方案预测和分析；而数值计算相当于在计算机上做实验，相比模型实验方法周期较短，价格低廉，可以以较为形象和直观的方式将结果展示出来，利于非专业人士通过形象的流场图和动画了解小区内气流流动情况。
因此这里将介绍利用数值模拟技术模拟仿真小区内气流流动的详细情况，藉此对小区微气候作出评价分析以及对小区的设计作出改进优化。
国外早在1980年代就利用数值模拟手段对室外气流流动进行研究，但主要针对单体建筑[1]。
近年来，我国也开始对高密度的建筑小区这一具有中国特色的建筑形式内的气流流场进行数值模拟研究[2]。
随着计算机技术、数值计算技术以及湍流模拟技术的发展，如今我们可以对非常复杂的实际建筑小区内气流流动进行模拟仿真，方便、直观地对小区微气候作出评价。
下面将以一个实际的建筑小区为例进行分析。
2. 计算流体动力学技术简介
简而言之，流体流动的数值模拟即在计算机上做实验。
它在计算域内离散空气流动遵循的流体动力学方程组，将强烈非线性的偏微分方程组转变为代数方程组，再采用一定的数值计算技术求解之，从而获得整个计算区域内流场分布的详细信息，最后可将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来。
这就是所谓的计算流体动力学CFD （Computational Fluid Dynamics）。
由于实际空气是粘性流体，流动基本为湍流流动，故这其中涉及湍流模拟技术。
自1974年以来，人们开始进行大量的CFD技术应用于建筑环境的模拟研究工作[3]。
如今，CFD技术已经在建筑环境和设备模拟中取得了很大的成就。
这里我们采用国际公认的权威CFD技术研究机构：英国帝国理工学院CHAM 研究所开发的PHOENICS软件对下面的小区内空气流动情况进行模拟仿真分析。
该软件具有众多的湍流模型和数值差分格式，并经过了上千个算例的实验验证，能保证计算结果的准确性。
有关CFD技术的内容可参考有关文献和专著。
3. 计算工况说明
这里将要分析的小区是北京东润枫景小区，它是北京朝阳区东风农场改建住宅区，总建筑面积约49万平方米，
总居住人口约15000人。
图1所示为该小区示意图。
图1 枫景小区整体效果图
根据需要，目前最需模拟分析的是枫景小区的W区和S区，其中有下列情况需要说明：
梯度风的采用
由于枫景小区并不是一个孤立的小区，其周围势必存在较低的建筑或其它物体，因此小区外来流风并不是均匀的，根据有关文献和资料的研究成果，并结合枫景小区所处的地理位置，小区前来流风因为地面和低矮建筑的影响，应是按边界层规律分布的，即所谓的梯度风，如下图2所示：
影响，应是按边界层规律分布的，即所谓的梯度风，如下图2所示：
图2 城市梯度风
上述梯度风满足下式：
图中的h>380m后，风速可认为趋于均匀，大小等于h=380m处的风速。
北京地区主导风速和风向的选择
为使计算结果具有一定的代表性，需要选择北京地区的主导风向和风速。
根据我们对1960～1990年这30年间北京地区气象数据的分析知，北京地区秋、冬季主导风向为北风，平均风速3m/s，典型风速约5m/s（指出现频率较高的风速），春、夏季主导风向为南风，平均风速3.4m/s，典型风速约5.5m/s。
而由于冬季主要为北风，应为最
不利情形，加之这种复杂小区的模拟计算耗时极多，因此这里我们拟先对冬季情形作出模拟，即按照风向北、风速5m/s（10m高处的气象数据）进行计算。
4. 计算结果和分析
图3～4各图为枫景小区W区和S区两个区域的模拟仿真结果流场图。
对于W区：图3a为高度1米的水平面上的流场分布，这个高度是人们经常活动和最能感知到的范围，即所谓的“人区”，这也是小区微气候最重要的关键区域。
由图可见，在W区中部局部地方有旋涡出现，但是风速很小，约1～5m/s，同时，该区域内大部分地方的风速均在5m/s以下，因此对人员行动不会造成不便，也不会对人体热舒适感觉形成不良的影响，图中还显示出在该区东、西两侧建筑物周围的局部地方有较大的风速，可达15m/s，这是由于来流北风绕建筑物流动的结果，但是这块区域不是人们经常活动的地方，故影响不大。
图3b~c显示了W区横截面和纵剖面上不同位置的风速流场分布，由图可见，来流风的绕流作用对建筑高层有一定的影响，流速从底层到高层逐渐增大，顶层附近风速比底层为高，但是最高值仅为9m/s，并无太大的影响。
总而言之，W区在冬季北风的气候条件下的微气候令人满意，不会造成人体不适和行动不便；
对于S区，仍然先从图4a显示的高度1米的“人区”的流场分布结果开始分析，由图中可以看出，S区内的风速较小，均小于5.5m/s，这是其前面板楼的阻挡作用之结果。
另外，由于前面建筑的绕流作用，在该区最后一排高层建筑之前形成涡流，但是速度很小，仅达3.3m/s左右，故对居者的行动和舒适不会造成不良的影响。
从图中还可以看出，在S区前面的板楼之间，由于其流通断面突然减小，此处风速很大，最高可达13m/s左右，但是这已经离S区较远，对S区的居住者不会由太多的影响。
图4b~c表示的是S区横剖面和S区以及其前面板楼组成的区域内的纵剖面上的流场分布，由图可以看出，来流风的绕流作用使得S区高层建筑的风速由底层向上逐渐升高，但是其流速最大也只达到7m/s左右，对高层住户影响不大，不会造成不适感觉。
关于W区和S区的室外空气流动的更详细的资料，可以通过CFD软件得到三个方向任意位置的流场分布，并且，我们还可以借助别的计算机手段得出更为形象直观的动画，这非常适合非建筑环境专业人士快速、方便地把握小区内的流场流动情况。
将以上分析结果总结归纳可得如下结论：
(1). W区和S区的人区内基本没有速度过大的区域，大部分地方的风速均在5m/s以下，不会对居者行动和舒适感觉带来不便；
(2). W区和S区的高层建筑风速由低至高逐渐增加，但是最高值基本低于10m/s，不会对该层住户造成不适感觉；
(3). W区和S区内某些局部区域均存在一定的涡旋流动，但是其流速很小，均在3m/s以下，不会形成不好的微气候；
(4). W区建筑边缘局部地方和S区前部板楼（最高6层）局部会有速度过大的区域，但是这已经远离我们考虑的W区和S区，不是人们经常活动的范围，影响不大；
(5). 总体而言，W区和S区的室外空气流动不会对居住者造成不良影响，其小区微气候令人舒适，能保证合理的小区内空气流动。
而进一步需要开展的工作是对其它出现频率也较高的风向下的小区内气流流场进行模拟预测，如秋、冬季的西北风向，春、夏季的南风向等。
