内部布局对室内气流组织影响模拟研究
1.研究背景与意义
气流组织是空气调节中的一个重要环节，关系着房间人员活动区的温湿度参数，精度及区域温差。合理的室内气流组织不但可以消除给人体带来不适的余热余湿，创造良好的室内环境，还能在一定程度上降低建筑能耗。空调房间内不同的气流组织会形成不同的速度场、温度场，进而影响房间空调系统效果。设计师可利用 ANSYS 软件对建筑通风系统设计进行调整优化，这对节能减排、提高建筑的室内环境品质起到至关重要的作用。基于ANSYS软件，选用室内零方程湍流模型对室内热环境进行数值模拟，可得到室内气流组织下的流场、温度场分布、PMV、PPD 舒适度等指标。VRV 空调系统已成为办公建筑经常采用的空调一种形式，与常规空调系统对比有诸多优势。但在实际工程应用中发现 VRV 系统存在室内气流组织不均匀，舒适度指标不佳等问题[1]。家装中央空调进行暖通设计时需要考虑多方因素，其中内部布局对室内的气流组织有着重大的影响。优异的室内布局不仅能够满足用户需求，也可以保证设备能够最优使用。针对以上办公生活出现的问题，我们选择将设计方案进行ANSYS气流组织模拟，以验证我们设计方案是否合理就显得很有必要了[2]。
2.国内外研究状况
2.1国外科研技术起源及其发展
由于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法成本低、速度快、资料完备，故其逐渐受到人们的青睐，CFD方法便越来越多地应用于暖通空调领域。国外学者最先将CFD技术应用到HVAC领域并得到推广。1978年，丹麦的Nielsen采用了众所周知的守恒方程的原始变量形式(Primitive Variable Form)模拟了三维室内空气流动的情况[3]。
近年来，对气流组织的模拟研究发展越来越迅速。Tsang-Jung Chang[4]研究了空气颗粒物在分隔的室内环境中的传输机制。通过开发一个三维拉格朗日粒子跟踪模型，并进行了可靠的实验测量。结果表明，阻力和惯性力对于大于1mm的颗粒直径是重要的，布朗运动力对于颗粒直径小于0.5mm是重要的，在2.5至5毫米的特定粒径范围内，Saffman升力不能忽略。C.A.Gilkeson[5]等人进行了在自然通风医院病房大规模通风和空气传播感染风险的测量。在对不同的通风条件下病房内人员感染病毒的几率进行测量，得出混合通风方法可以有效控制病原体，而自然通风方案条件下的通风效率较低。建筑物的定位，通风设计良好，利用盛行风向是一种有效的设计策略。这种设计状况下的病房还能提供良好的热弹性。同时通过安装隔板，调整这些空间以便更好的保护患者的隐私是可行的方案。
2.2国内科研现状
国内，对于气流组织的模拟大规模运用于民用建筑，例如影剧院、体育场、火车站、超市、医院等公共场合。对这类地方的气流组织进行模拟，大大提高了人类在公共场合的舒适度。例如丁伟翔[6]基于Fluent对某超市空调工况下的室内气流组织模拟，得出了合理安排货柜的摆放位置；秦慧[7]根据南京市胸科医院的输液室进行了空气气流组织的模拟，改变了输液室的挡板高度与布局，既降低了人群传染病毒的概率，也合理保护了病人的隐私。孙斌[8]研究了上送下回的气流组织方案下某影剧院观众厅的室内热环境，得出气流组织方案改进后,送风口使用散流器,回风口布置在观众厅后部,室内温度场和速度场得到明显改善。
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