附加阳光间式太阳房室内气流组织模拟研究开题报告

 2021-08-08 12:08

全文总字数:1617字

1. 研究目的与意义

本课题本课题研究利用附加阳光间式太阳房室内气流组织,通过数值模拟的方法对附加阳光间式太阳房室内的温度场、速度场等特征进行分析,研究室内热环境。

该研究既可以为居民提供更加舒适的居住环境,还可有效解决太阳能丰富地区的采暖需求,可降低建筑物能耗,缓解能源紧张局面。

对实现节能减排、提高我国能源利用效率具有重大的现实意义。

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2. 国内外研究现状分析

国内外相关研究人员从上个世纪中期就开始研究太阳房的结构、室内环境舒适度,通过数值模拟阳光房室内气流的速度场和温度场,并与不同结构的阳光房进行分析对比。得出了采用不同材料墙体时太阳房温度场、速度场的变化规律;提出了带有特朗伯墙体的被动式太阳房最优化的运营管理方案;为太阳能建筑建设提供设计依据和热环境评估。

在国外,通过基于线性传递理论的Trombe墙模型,可以对影响墙体热性能的参数进行分析;Tamara Bajc通过数值研究的方法得出了采用不同材料墙体时太阳房温度场、速度场的变化规律。Liu 通过CFD模拟与实测实验数据的比对,提出了带有特朗伯墙体的被动式太阳房最优化的运营管理方案。Shashikant 等学者利用2D模型模拟特朗伯墙体的温度场和速度场并做了简单分析。但未考虑2D模型模拟结果是否能够反映建筑的实体特征,且太阳辐射照度采用定值与实际不符。

在我国,清华大学首次研究了太阳房多种集热装置、蓄热形式的性能参数,而且成功建立了数学模型。甘肃能源所研制了被动式太阳房动态热工计算软件和采暖建筑 CAD 系统,该系统可以准确预测假定时间段和特定地区气象条件下的建筑温度,为改善太阳房室内舒适度奠定了基础。我国学者利用数值模拟的方法对太阳房间歇采暖负荷进行动态模拟,得出对于附加阳光间式太阳房保温方式对设计负荷修正系数影响的差异性很小;利用 ANSYS Fluent 模拟软件,对带有特朗贝墙体房间分别进行了稳态、瞬态模拟,更加真实的反应墙体的传热过程;分析Energy Plus软件模拟直接受热式被动太阳能建筑热环境的准确性和适用范围,为太阳能建筑建设提供设计依据和热环境评估。

具体与本课题相关的国内外研究现状详见文献综述。

3. 研究的基本内容与计划

本课题主要研究附加阳光间式太阳房室内气流组织,通过数值模拟,分析室内的流场的基本特征,研究具体内容包括:

1、前言部分分析目前建筑室内环境的舒适度要求和指标,分析太阳房及其室内流场模拟的研究现状。

2、研究学习数值模拟的基本理论和模拟方法,并学习使用某一计算流体模拟软件,能使用该软件进行流场的数值模拟。

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4. 研究创新点

本研究以附加阳光间式太阳房室内气流组织为对象,通过数值模拟软件模拟室内温度场、速度场等。

国内研究大多数为有特朗伯墙体的被动式太阳房室内气流组织的研究,对于带有附加阳光间式太阳房室内气流的研究较少,因此本研究有一定的创新意义。

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