一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法与流程

本发明涉及地下建筑通风与空气调节，尤其涉及一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法。

背景技术：

1、随着城市规模不断扩大，城市不同程度地出现建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、基础设施落后等问题。在土地资源紧张的今天，人们通过不断开发地上或地下空间资源来解决这些问题，促进城市的可持续发展，开发利用城市地下空间是拓展城市空间、促进城市可持续发展的重要途径；也是提升城市功能、建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需要。正因为城市地铁、地下停车场、地下商场、地下仓库等地下工程的不断发展，人们对地下工程内部的环境质量要求也越来越高。

2、但是，由于地下工程受到岩石、土壤的包围,空间封闭，通风率低，容易造成潮湿、空气不新鲜、噪音大和照度不足等问题，特别是地下工程的潮湿问题对工程的正常使用影响很大，潮湿的外部空气在建筑物与土壤接触的墙壁上会被冷却，造成地下空气的相对湿度过高，使人感到不舒服。因此，为了更好地利用地下空间，需要对地下空间内热湿环境进行分析。然而，试验测取数据的方式周期长、难度大、成本高，导致研究者不能更好的掌握内部流场、温度场和湿度场的特点。

3、为此，本发明创造了一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了优化现有地下建筑空调系统，使空调设计更加合理人性化，而提出的一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的的技术方案为：

3、一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法，包含以下步骤：

4、s1：根据所研究地下建筑区域的实际尺寸，建立地下建筑的几何模型；

5、s2：对建立的几何模型网格划分；

6、s3：将合理划分的网格模型导入响应求解器中；

7、s4：设置与之对应的数值计算模型；

8、s5：设置流体属性：对于室内湿空气，主要定义密度、温度和湿度，组分模型选用o2+water vapor，设置定压比热容为常数；

9、s6：设置边界条件：

10、送风口主要设置进气速度、温度、湿度，排风口设置为outf l ow边界；

11、壁面边界条件主要设置密度、导热系数、温度、热通量、散湿量；

12、电梯边界条件主要设置热通量，车站人员边界条件主要设置温度、散湿量；

13、s7：设置离散格式、数值求解方程和收敛参数控制；

14、s8：初始化并进行求解；

15、s9：进行速度场、温度场以及湿度场的场协同计算；

16、s10：后处理查看计算结果。

17、进一步地，所述s7步骤中，压力项选用重力权重方法，压力速度耦合采用压力场间接通过连续性方程决定，能量、动量以及组分均采用一阶迎风差分格式。

18、进一步地，所述s8步骤中，对于模型流体的求解，在动量方程离散形式的求解过程中考虑松弛因子，不同变量用不同的松弛因子，并设置每个变量的收敛标准。

19、进一步地，所述s9步骤中，

20、速度场、温度场与湿度场的协同角公式表示如下：

21、

22、式中，v为流体速度矢量；δh,x为焓值边界层厚度；h为焓值；qw为通过换热面总的热流。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：数值分析方法不仅具有周期短、花费低、效率高的特点，而且可以得到大量信息，有助于地下建筑对流传热传质的深入研究，同时，基于场协同原理对地下建筑内部速度场、温度场及湿度场的场协同计算，可以定量地分析地下建筑的传热传质耦合情况，为空调系统设计提供更为精确的数据依靠，使设计合理人性化。

技术特征：

1.一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法，其特征在于：所述s7步骤中，压力项选用重力权重方法，压力速度耦合采用压力场间接通过连续性方程决定，能量、动量以及组分均采用一阶迎风差分格式。

3.根据权利要求2所述基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法，其特征在于：所述s8步骤中，对于模型流体的求解，在动量方程离散形式的求解过程中考虑松弛因子，不同变量用不同的松弛因子，并设置每个变量的收敛标准。

4.根据权利要求3所述基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法，其特征在于：所述s9步骤中，

技术总结
本发明属于地下建筑通风与空气调节技术领域，尤其涉及一种基于场协同原理的地下建筑对流传热传质数值分析方法。该方法根据所研究地下建筑区域的实际尺寸，建立地下建筑的几何模型，并具体设置流体属性：对于室内湿空气，主要定义密度、温度和湿度，组分模型选用O<subgt;2</subgt;+watervapor，设置定压比热容为常数；设置边界条件：送风口主要设置进气速度、温度、湿度，排风口设置为outflow边界；壁面边界条件主要设置密度、导热系数、温度、热通量、散湿量；电梯边界条件主要设置热通量，车站人员边界条件主要设置温度、散湿量；实现对地下建筑的对流传热传质过程的分析，帮助研究者更好的掌握内部流场、温度场和湿度场的特点。

技术研发人员：黄泽茂,屈长杰,樊航,鱼晟睿,乔小博
受保护的技术使用者：中铁第一勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15