某小户型居民建筑室内气流组织的模拟研究开题报告

1. 研究目的与意义

每个人都希望有一个温暖舒适的家，因为那是我们的栖身之所。要想有这样的住所，不但需要有好的家具、装饰，房间的通风环境也十分的重要。人对环境是很敏感的，环境的小小变化都会对人的生理心理产生影响，所以营造一个良好的通风气流环境是每个房间都需要的。

房间环境的主要影响因素是房间的温度、湿度、风速、氧气、二氧化碳以及其他污染物的浓度。如何有效合理的设计房间的气流环境呢？早期使用更多的是以现场实测和模型实验为手段的实验研究方法。随着计算机性能和计算流体动力学（cfd）的迅猛发展，运用数值计算方法对室内通风和空气调节环境进行理论预测已得到广泛的应用。实验研究可以提供高质量的实验数据，可信度高，但耗资大、周期长，同时也受到实验条件和测试手段的限制。与之相比，数值模拟方法具有以下特点：利用对系统和过程的仿真模拟方法取代传统的实验方法，可以节省大量的人力、物力，同时还能提高开发效率，缩短开发时间。

cfd模拟作为数值模拟的主要手段，利用质量、动量以及能量守恒等流体力学基本方程，分析某一个区域场所的速度场、温度场和浓度场等。但是由于建筑物内对流场影响的因素多种多样，研究时常常对物理模型和边界条件进行大幅度简化，所以只能在理想的条件下得到一些有限的数据。不同的场合考虑的侧重点不同，相应的边界条件的简化给定也不一样。一定程度上降低了数值模拟结果的可信度。所以cfd技术虽然能对实际工程设计起到指导作用，但在模拟精度和真实程度方面尚有许多问题值得研究。

2. 国内外研究现状分析

早在20世纪60年代,国外就己经开始运用cfd模拟软件对室内气流组织进行研究,而且发展速度比较快,尤其是在美国、欧洲、日本等发展国家在这方面的发展都处于领先水平。如1974年,丹麦nielsen首次采用cfd模拟室内的空气流动,1975年,美国某学者也发表了运用cfd模拟软件模拟室内气流组织运于预测室内的环境的论文,在日本,cfd方面的研究人员也相当的多,行业涉及相当广泛,例如产品的制造和检测、空调系统的设计、室内空气品质的评价等。

近几年，随着计算机技术、湍流模拟技术的发展，在一些先进国家，cfd技术已经进入了工程实用阶段。特别在重视节能的日本，许多建筑总承包公司，空调设备制造厂家，从开发产品的性能检验到直接参与空调系统方案设计，都广泛应用了cfd技术。福冈的dome、东京都体育馆的空调方案设计阶段，都采用了这种方法。

我国对于cfd方面的研究的起步比较晚，开始于20世纪80年代末，但是发展很迅速，涉及的领域也很广泛，例如航空航天、汽车制造、环境保护和空调设计等。

3. 研究的基本内容与计划

课题以小户型建筑为研究对象，通过数值模拟分析室内的温度场、速度场以及污染物浓度场，通过比较获得较好的气流组织方式，从而为居住者提供较好的热舒适度环境。

课题研究的安排：

1.2015年12月31日前完成选题

4. 研究创新点

本课题的研究内容是利用CFD方法进行预测和评价不同气流组织形式对小户型居民建筑室内流场和温度场的影响。其主要内容如下：建立小户型居民建筑的物理模型和数学模型。依据实际的工程图纸进行一定程度的简化，最大限度接近工程实际布局。在此基础上，利用Gambit软件建立数值分析模型，并对模型进行网格划分。以此为条件利用Fluent软件进行计算。对计算结果得到的相应的温度场和速度场进行对比分析，考察其室内热分层情况，根据有关的国标和ASHRAE标准得出不同工况下的空气分布评价指标值，并进行相应分析和评价。