基于AIRPAK的铁路大型客站气流组织数值模拟和分析(3)
在能源价格不断高涨的今天，客运站建立良好的通风系统十分必要，不仅能提供安全、舒适的乘车环境，减少能源消耗，而且能够降低客运站的建设投资。因此，提出适合于铁路大型客站气流组织方式和空调系统设计的改进成为本人们值得研究的课题。目前，在暖通空调工程中采用的流场模拟方法主要有四种：射流公式、Zonal model、CFD以及模型实验，详见表1.1。
表 1.1 四种流场模拟方法的特性比较
模拟方法 原理及特点
射流公式 基于某些标准或理想条件理论分析或试验得到的射流公式，对空调送风口射流的轴心速度和温度、射流轨迹等进行预测，势必会带来较大的误差。只能给出一些室内的集总参数性信息。
Zonal model 将房间划分为一些有限的宏观区域，认为区域内的相关参数如温度、浓度等，而区域间存在着热质交换，通过建立质量和能量守恒方程并充分考虑了区域间压差和流动的关系来研究房间内的温度分布以及流动情况，因此得到的实际上还只是一种相对“精确”的集总结果，并且它在机械通风中的应用还存在较多问题。
CFD 它是在计算机上实现一个特定的计算，通过数值计算和图像显示履行一个虚拟的物理试验。它对计算机硬件配置有一定的要求。通过设置室内参数以及边界条件，可以模拟各种类型的试验。具有成本低，速度快，资料完备的特点。
模型实验 试验可以满足设计人员所需的各种数据，但是建造试验模型耗资大，试验周期长，试验费用高。有时很难满足各种试验条件的要求。
通过上表的比较，可以看出CFD方法具有很大的发展优势，前景广阔。因此，本文选用CFD计算软件AIRPAK3.0.16对候车站候车厅气流组织形式进行模拟，以期望能得到最佳的气流组织形式，满足候车厅的舒适性要求。
1.3 国内外研究现状
1.3.2 气流组织发展概况
1.4 高大空间建筑
1.4.1 建筑特点
空间高度大于5米，体积大于1万立方米的建筑被称为高大空间建筑。在公用民用建筑方面主要指影剧院、音乐厅、大会堂、体育馆、展览馆等建筑。此外，工业建筑中也存在这类大型的车间、厂房。高大空间除具有一般空调工程的共性以外，还具有自己的特点[14]。
其一为负荷特性特殊。由于高大空间顶棚高、容积大，室内产生的热量向上升腾，在顶棚下积聚大量热量，导致整个空间垂直温度梯度大，温度有分层现象发生；高大空间的外墙与地板面积之比较大，导致外界界面对室内空间的自然对流影响较大，冬季易在四周造成下降冷气流；由于居留区的人员设备比较密集，地面部分散热量所占总负荷比例比较大。通常高大空间的冷负荷构成为：人体散热占50%-80%，灯光散热占2.5%-11%，围护结构占7.9%-26.5%，室外空气侵入得热占9.5%-11.2%。其二是室内体积大，换气次数少。
1.4.2 负荷研究
高大空间室内的空调负荷计算分为全部负荷计算方法和分层空调计算方法两种[9]。全部负荷计算方法是将整个空间的得热量全部计入空调负荷中，由于高大空间内部空间大，因而计算出的负荷量较大，系统能耗较高。在高大建筑的空调中，从高度上划分成空调区和非空调区的空调设计方法称为分层空调设计。采用分层空调方法计算高大空间的空调负荷可以有效地节约能耗[7]。从吹冰十年代在美国出现分层空调以来，有关学者进行了大量的研究和实践。分层空调的负荷由两部分组成，即空调区本身的冷负荷和非空调区冷负荷转入空调区的部分。在满足使用要求的前提下，空调区的高度越低则空调负荷越小。
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