火車站高大空間氣流組織模擬設(shè)計方案樣本

某火車站高大空間氣流組織模仿設(shè)計方案1前言大空間空調(diào)氣流組織設(shè)計是依照舒服性規(guī)定需要，設(shè)計室內(nèi)送回風(fēng)形式、風(fēng)速、等參數(shù)，通過設(shè)立送回風(fēng)口位置、送風(fēng)溫度、送風(fēng)速度來達(dá)到滿足舒服性規(guī)定效果。在以往設(shè)計過程中，特別是在各種方案選取中，往往需要靠設(shè)計師個人經(jīng)驗，經(jīng)常會浮現(xiàn)設(shè)計不滿足規(guī)定或者為滿足設(shè)計規(guī)定導(dǎo)致能源過渡消耗現(xiàn)象。隨著人們對空調(diào)舒服性規(guī)定越來越高以及能源問題越來越嚴(yán)重，咱們需要選取更好設(shè)計方案，而CFD技術(shù)恰恰可覺得咱們提供較好輔助作用。本文將以某火車站候車廳空調(diào)氣流組織為例，闡述CFD技術(shù)在方案比選中應(yīng)用。2模仿對象簡介本文是對某火車站候車廳進(jìn)行模仿，該車站站場總體規(guī)模為18臺34線，總建筑面積約24萬m2，其中站房面積約8萬m2；5層構(gòu)造，地上2層，地下3層。地上分別為高架層和火車站臺層，高架層內(nèi)部區(qū)域涉及兩個普通候車廳和一種磁浮候車廳以及外圍進(jìn)站大廳；地下一層為出站大廳，還設(shè)有出租車及社會車輛停車場；地下二、三層為地鐵站臺層。模仿區(qū)域為高架候車廳，該火車站高架層為旅客進(jìn)站及候車區(qū)域，其內(nèi)部布置圖如圖1所示，其中磁浮候車廳面積4090m2；普通候車廳1面積8120m2；普通候車廳2面積為9519m2。如圖2所示中間由透明玻璃幕墻圍成區(qū)域為高架候車區(qū)，即需要模仿區(qū)域。1高架層平面布置圖圖2火車站透視效果圖3模型建立候車區(qū)氣流組織方式分為門套式送風(fēng)和座椅送風(fēng)兩種形式，下面針對兩種送風(fēng)方式分別建立模型進(jìn)行模仿分析。其中座椅送風(fēng)采用誘導(dǎo)送風(fēng)方式，候車區(qū)座椅下部設(shè)立52排座椅送風(fēng)單元，每排4個，每個單元送風(fēng)量為2800m3/h。誘導(dǎo)風(fēng)口誘導(dǎo)比為1：1，誘導(dǎo)后單元風(fēng)量為5600m3/h，溫度為19.5℃，座椅送風(fēng)口風(fēng)速為1m其她某些詳細(xì)送風(fēng)參數(shù)如表1所示：表1兩種送風(fēng)方案送風(fēng)量表送風(fēng)位置送風(fēng)量（m3/h）座椅送風(fēng)門套送風(fēng)座椅某些5824000風(fēng)柱送風(fēng)180000260000安檢亭送風(fēng)360000360000門套送風(fēng)0841244總風(fēng)量11224001461244在AIRPAK中依照CAD圖所給尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，為了提高計算效率，在保證模仿成果可靠性前提下需要進(jìn)行如下恰當(dāng)簡化：1、構(gòu)造支撐柱所占面積相對與候車區(qū)域來說十分微小，且都處在候車區(qū)與進(jìn)站大廳邊沿處，不會對氣流組織產(chǎn)生影響，在建模時將其省略。2、墻面傾斜較小，且處在氣流組織最外圍，不會對室內(nèi)氣流組織產(chǎn)生影響，且斜墻面會大大減少計算速度，建模時視為垂直墻面。3、由于整個高架層尺寸較大，依照模型對稱特點，為了提高計算速度，在不影響計算成果前提下，將其作簡化解決：計算一半候車大廳通過設(shè)立鏡像墻來完畢整個計算，因此計算模型尺寸為X:72m，Y：29m，Z：393m。三維效果圖如圖3所示，圖3整體模型三維圖4邊界條件本文模仿對象所在地區(qū)夏季空調(diào)室外計算干球溫度為35.7℃，冬季空調(diào)室外計算干球溫度為-4依照設(shè)計原則，火車站室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表3所示，其中座椅送風(fēng)組織形式中，依照設(shè)計規(guī)范，座椅下送風(fēng)溫度為19.5℃。依照夏季冷空氣密度較大，有明顯沉降作用特點，夏季送風(fēng)角度為向上15度。送風(fēng)風(fēng)速為座椅送風(fēng)為1m/s，其她風(fēng)口送風(fēng)風(fēng)速為4.5m表2邊界條件參數(shù)表表3室內(nèi)設(shè)計參數(shù)表維護(hù)構(gòu)造名稱熱流密度（W/m2）南北外墻10東西外墻40普通屋頂11采光天窗130樓板4區(qū)域室內(nèi)設(shè)計溫度室內(nèi)送風(fēng)溫度磁懸浮候車廳26~2817普通候車廳26~2817進(jìn)站大廳27~29195模仿成果由于候車廳截面眾多，因而選用三個較為典型截面進(jìn)行分析，分別為：截面A，磁浮候車廳典型截面；截面B：通道典型截面；截面C：普速候車廳典型截面；其中A截面上部接觸為采光屋面，B、C截面上部接觸為普通屋面。截面位置如4示：圖4模仿截面位置示意圖溫度場模仿成果如下：圖5座椅送風(fēng)截面A溫度分布圖6門套送風(fēng)截面A溫度分布圖7座椅送風(fēng)截面B溫度分布圖8門套送風(fēng)截面B溫度分布圖9座椅送風(fēng)截面C溫度分布圖10門套送風(fēng)截面C溫度分布從以上溫度分布圖中可以看出，當(dāng)前所選取送風(fēng)參數(shù)下，由于采用送風(fēng)溫度與室內(nèi)設(shè)計溫度相差9度溫差送風(fēng)，并且座椅送風(fēng)風(fēng)速也較大，導(dǎo)致室內(nèi)溫度有不同限度偏低，詳細(xì)對比兩種工況成果有如下結(jié)論：門套送風(fēng)和座椅送風(fēng)在截面A和截面B溫度相稱，但在截面A與截面B上可以看出，座椅送風(fēng)溫度分層更加明顯，而在截面C上由于門套送風(fēng)送風(fēng)溫度較低，冷空氣有明顯沉降作用，因而門套送風(fēng)方案溫度較座椅送風(fēng)低某些，不適感更強(qiáng)烈。速度場模仿成果如下圖11座椅送風(fēng)截面A速度分布圖12門套送風(fēng)截面A速度分布圖13座椅送風(fēng)截面B速度分布圖14門套送風(fēng)截面B速度分布圖15座椅送風(fēng)截面C速度分布圖16門套送風(fēng)截面C速度分布以上成果顯示，由于門套送風(fēng)方案候車區(qū)風(fēng)由4.15m高球形噴口送出，雖然采用了向上15°送風(fēng)方案，但是由于送風(fēng)氣流是17℃依照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行計算，門套送風(fēng)送風(fēng)量超過座椅送風(fēng)送風(fēng)量達(dá)23%，而達(dá)到效果卻使處在空調(diào)區(qū)人有明顯冷感，這充分表白門套方案設(shè)計參數(shù)選取過大，導(dǎo)致能量過渡揮霍。綜上所述，無論從空調(diào)區(qū)溫度和度還是從節(jié)能角度考慮，均應(yīng)選取座椅送風(fēng)方案。6結(jié)論通過運用CFD技術(shù)對該候車廳進(jìn)行模仿，可以在理論上得出兩種方案優(yōu)劣，采用座椅送風(fēng)氣流組織形式，更有助于人體舒服性，在空調(diào)區(qū)域無明顯吹風(fēng)