室内外温差对街道峡谷周边建筑自然通风及污染物扩散的影响

论文摘要

自然通风作为一种节能、高效的改善室内环境的重要手段,被越来越多的应用于现代建筑及人口聚集的公共场所中。文章综合概述了自然通风的重要性,总结目前研究自然通风的方法、国内外对自然通风研究的现状,引出课题研究的主要内容,介绍了自然通风基本理论及数值模拟理论。本文使用Airpak3.0.16建模软件,构建二维单双侧自然通风物理模型,结合Fluent软件,研究不同室外风速(Uref=0.5m/s,Uref=2.4m/s)和室内外有无温差(ΔT=OK,AT=15K)的情况下,街道峡谷两侧房间通风以及室内外污染物耦合情况。受城市来流风的影响,气流在街谷内形成大尺度顺时针方向的涡旋,随着来流风速的增大,涡旋结构和强度也逐渐增大布满整个街谷,街谷背风面污染物浓度高于迎风面。当室内外存在温差时,室内热浮力与室外风压共同作用可以改变室内涡流强度和方向,进而影响室内通风效率及污染物浓度,但对街谷内气流及污染物扩散影响较小。建筑房间为单侧通风时,街谷主涡旋与副旋涡对房间气流均有较大影响。污染源位于街道上,室外低风速时,室内外温差作用使得街谷迎风面与背风面在通风效率上的差异增大,在居民人均污染物吸入比上的差异减小。高风速时,室内外温差作用使得街谷迎风面与背风面在通风效率上的差异减小,在居民人均污染物吸入比上的差异也减小。室外风速增加时,依靠风压的作用室内空气流动性明显增加,各层房间通风效率均升高,室内污染物浓度明显降低。受街谷环流影响,污染源位于街谷迎风面时,其下方的房间受影响较大,污染源位于街谷背风面时,其上方的房间受影响较大。建筑房间为双侧通风时,高层房间和低层房间在室外气流的作用下容易形成室内“穿堂风”,建筑中间层房间室内气流则较弱。污染源位于街道上,低室外风速时,室内外温差作用使得街谷迎风面与背风面在通风效率上的差异减小,在居民人均污染物吸入比上的差异减小。高风速时,室内外温差作用使得街谷迎风面与背风面在通风效率上的差异减小,在居民人均污染物吸入比上的差异增大。受街谷环流影响,污染源位于街谷不同房间时,其扩散形式同单侧自然通风相似,但是由于双侧自然通风自身特性,污染物扩散出现隔层传递现象。室内外温差通过改变气流状态影响污染物分布及浓度大小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 研究方法
•     1.2.2 国内研究现状
•     1.2.3 国外研究现状
•   1.3 本文主要研究内容
• 第2章 自然通风基本理论及数理模型
•   2.1 单侧通风下的自然通风量计算
•     2.1.1 热压作用下的自然通风
•     2.1.2 风压作用下的自然通风
•     2.1.3 风压与热压共同作用下的自然通风
•   2.2 双侧通风下的自然通风量计算
•     2.2.1 热压作用下的自然通风
•     2.2.2 风压作用下的自然通风
•     2.2.3 热压与风压共同作用下的自然通风
•   2.3 数值模拟理论及通风模型建立
•     2.3.1 CFD控制方程
•     2.3.2 控制方程离散方法
•     2.3.3 湍流模型介绍
•   2.4 本章小结
• 第3章 单侧自然通风建筑模拟研究
•   3.1 物理模型及模拟计算
•     3.1.1 物理模型建立及网格划分
•     3.1.2 湍流模型及边界条件设置
•   3.2 街谷流场分析
•   3.3 建筑室内流场分析
•     3.3.1 街谷迎风面房间流场分析
•     3.3.2 街谷背风面房间流场分析
•   3.4 室内外温度差对自然通风效果的影响
•     3.4.1 迎风面房间自然通风效果分析
•     3.4.2 背风面房间自然通风效果分析
•     3.4.3 背风面与迎风面对比分析
•   3.5 室内外温差对居民污染物吸入比IF的影响
•     3.5.1 迎风面居民污染物吸入比IF分析
•     3.5.2 背风面居民污染物吸入比IF分析
•     3.5.3 背风面与迎风面对比分析
•   3.6 室内污染物的扩散分析
•     3.6.1 迎风面房间
•     3.6.2 背风面房间
•   3.7 本章小结
• 第4章 双侧自然通风建筑模拟研究
•   4.1 物理模型及模拟计算
•     4.1.1 物理模型建立及网格划分
•     4.1.2 湍流模型及边界条件设置
•   4.2 街谷流场分析
•   4.3 建筑室内流场分析
•     4.3.1 迎风面房间流场分析
•     4.3.2 背风面房间流场分析
•   4.4 室内外温度差对自然通风效果的影响
•     4.4.1 迎风面房间自然通风效果分析
•     4.4.2 背风面房间自然通风效果分析
•     4.4.3 背风面与迎风面对比分析
•   4.5 室内外温差对居民污染物吸入比IF的影响
•     4.5.1 迎风面居民污染物吸入比IF分析
•     4.5.2 背风面居民污染物吸入比IF分析
•     4.5.3 背风面与迎风面的对比分析
•   4.6 室内污染物的扩散分析
•     4.6.1 迎风面房间
•     4.6.2 背风面房间
•   4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄景新

导师: 解晓健

关键词: 室内外温差,街道峡谷,每小时换气次数,污染物吸入比

来源: 南京师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用,建筑科学与工程

单位: 南京师范大学

分类号: X169;TU834

DOI: 10.27245/d.cnki.gnjsu.2019.000345

总页数: 105

文件大小: 18978K

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