文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
CFD软件在建筑环境研究中的应用与阶梯教室的自然通风研究
姓名:殷维
申请学位级别:硕士
专业:供热、供燃气、通风及空调工程
指导教师:彭建国;张国强
20060515
硕士学位论文
摘要
CFD putational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。CFD
是伴随着计算机科学、数值计算技术的发展而成长起来的一门新兴科学。本文作
者对 Fluent、Ansys CFX、PHOENICS、Star-CD 等软件进行大量、深入的研究与
应用。特别是在建筑环境学领域的应用,作者总结了大量 Fluent 使用经验,如自
然对流模拟、污染物浓度模拟、墙面吸附污染物模拟、湿度模拟等,并详细介绍在软
件中的设置方法,同时进行了示例。随后,在阶梯教室自然通风这一案例中,进行初步
的运用。这些使用解决方法的总结,为今后建筑环境学领域的 CFD 研究与应用打下了
良好的基础。
自然通风实际上已经被国外许多建筑师使用,他们是从建筑设计的角度来最
大限度的利用无需能源的自然通风。并且,从建筑设计出发,具有一劳永逸的特
点,在建筑完成以后,基本无需追加投资。
天井是最简单方便的自然通风方式之一,其最大特点就是简单实用。天井利
用建筑物内部的热源或太阳光照射所产生的热源,使建筑物内部的气流升温而产
生热浮力,促使建筑下部的气流上升,并从建筑物顶部排出。这种方式即节能,
又有一定的通风效果。本文对长沙市的四处天井建筑进行了实地调查,并给出了
相应的结论。
阶梯教室是一种特殊的教学建筑类型。它不但有利于后排座位上的学生观看
黑板的内容,而且有利于大部分学生收听讲授老师的语音。众所周知,阶梯教室
的座位呈现倾斜状,且阶梯教室的最低处与最高处一般都设有门窗等可用于通风
的装置。风压与热压是自然通风的基本驱动力。那么,当教室里有学生就坐,且
打开室内的照明设备时,再加上太阳光的照射,在阶梯教室里面将会产生热升力,
这种升力能否被利用吗?与普通教室相比,阶梯教室更有利于自然通风吗?针对
这些问题,本文使用 Fluent 软件进行了初步的模拟研究。通过模拟,预测出相应
的结果,然后,对今后的自通风研究建筑设计研究提出了相关的建议。

关键词:CFD 技术;建筑环境学;自然通风;风压;热压;阶梯教室;

I
CFD 软件在建筑环境学研究中的应用与阶梯教室的自然通风研究
Abstract
CFD stands putational Fluid Dynamics and is a new subject puter
Science and Numerical Calculation. Some research in depth was done mercial
CFD software, such as Fluent, Ansys CFX, PHOENICS, Star-CD and so on.
Especially in Fluent, this paper summarizes four solutions in HVAC simulation which
are Natural Convection, VOC concentration field, VOC absorption by wall, humidity
field. After that, natural ventilation in tiered-seating classroom has e up with
first time in this paper, and is simulated by Fluent, and some answers are presented.
These researches contribute to HVAC on CFD.
Natural ventilation was used by architect in the world, and they made use of this
method in the way of construction, which had the advantage without additional
investment.
Dooryard is one of the ordinary natural ventilation architecture whose characteristic is
practical and fit for almost everywhere. Suns