文档介绍：某火车站高大空间气流组织模拟研究
中南建筑设计院马友才许玲
华中科技大学刘显晨陈龙徐玉党
摘要:本文运用CFD技术作为辅助工具,运用商用软件airpak,采用k-ε模型进行求解,对大空间空调气流组织两种不同方案进行模拟,一种为座椅送风,一种为门套送风,利用模拟软件得出各个方案的温度和风速场,通过对温度和风速场模拟结果进行分析,得出方案的合理性。为设计提供参考,并确定最终方案。通过实例说明CFD技术在设计方案选择过程中可以起到可靠的辅助作用。
关键词:大空间空调气流组织优化 CFD 湍流模型
1 前言
大空间空调气流组织设计是根据舒适性要求需要,设计室内送回风形式、风速、等参数,通过设置送回风口位置、送风温度、送风速度来达到满足舒适性要求的效果。在以往的设计过程中,尤其是在多种方案的选择中,往往需要靠设计师的个人经验,常常会出现设计不满足要求或者为满足设计要求导致能源过渡消耗的现象。随着人们对空调舒适性要求越来越高以及能源问题越来越严重,我们需要选择更好的设计方案,而CFD技术恰恰能够为我们提供很好的辅助作用。
本文将以某火车站候车厅空调气流组织为例,阐述CFD技术在方案比选中的应用。
2 模拟对象简介
本文是对某火车站候车厅进行模拟,该车站站场总体规模为18台34线,总建筑面积约24万m2,其中站房面积约8万m2; 5层结构,地上2层,地下3层。地上分别为高架层和火车站台层,高架层内部区域包括两个普通候车厅和一个磁浮候车厅以及外围进站大厅;地下一层为出站大厅,还设有出租车及社会车辆停车场;地下二、三层为地铁站台层。模拟区域为高架候车厅,该火车站高架层为旅客进站及候车区域,其内部布置图如图1所示,其中磁浮候车厅面积4090m2;普通候车厅1的面积8120m2;普通候车厅2的面积为9519m2。如图2所示中间由透明玻璃幕墙围成的区域为高架候车区,即需要模拟的区域。
1 高架层平面布置图图2 火车站透视效果图
3 模型建立
候车区的气流组织方式分为门套式送风和座椅送风两种形式,下面针对两种送风方式分别建立模型进行模拟分析。其中座椅送风采用诱导送风方式,候车区座椅下部设置52排座椅送风单元,每排4个,每个单元送风量为2800m3/h。诱导风口的诱导比为1:1,诱导后单元风量为5600m3/h,℃,座椅送风口风速为1m/s。
其他部分具体送风参数如表1所示:
表1 两种送风方案送风量表
送风位置
送风量(m3/h)
座椅送风
门套送风
座椅部分
582400
0
风柱送风
180000
260000
安检亭送风
360000
360000
门套送风
0
841244
总风量
1122400
1461244
在AIRPAK中根据CAD图所给尺寸数据进行建模,为了提高计算效率,在保证模拟结果可靠性的前提下需要进行以下适当的简化:
1、结构支撑柱所占面积相对与候车区域来说十分微小,且都处于候车区与进站大厅边缘处,不会对气流组织产生影响,在建模时将其省略。
2、墙面的倾斜较小,且处于气流组织最外围,不会对室内气流组织产生影响,且斜墙面会大大降低计算的速度,建模时视为垂直墙面。
3、因为整个高架层尺寸较大,根据模型对称的特点,为了提高计算速度,在不影响计算结果的前提下,将其作