不同空調通風條件對於室內空間流場之CFD模擬

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姓名

丘建宏(Yian-Hong Ciou) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

不同空調通風條件對於室內空間流場之CFD模擬
(Simulation of CFD on Indoor Space Flow-Field with Variance Ventilation Conditions)

相關論文

★ 各種載重作用下neo-Hookean材料微孔動態分析	★ 劉氏保群算法於高雷諾數Burgers方程之應用及探討
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★ 搜尋週期為四年時使用SDICAE作強震預測的最佳精度設定	★ 牛頓型疊代法二次項效應
★ GEH理論壓密量速算式	★ 擴散管流量解析解
★ 宏觀收斂迭代法速度比較	★ 二次項效應混合型牛頓疊代法之研究

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摘要(中)

在都會型社會的環境衛生與國民健康等政策之研訂，室內環境品質的議題，已是產官學等各界所必須面對的挑戰與亟待解決之課題。此外，為求能進一步研訂有效的室內環境品質改善策略或管制方案，對於國人建築上經常採用之空調系統以及物體散發熱能等基礎行為之掌握與空間流場資料之建立，亦已迫在眉睫。有鑑於此，本研究嘗試以數值分析為基礎的計算流體動力學軟體—FLUENT，同時配合Gambit建模工具，針對影響室內空間流場分佈與舒適性的兩大主要因素：空調系統以及物體散發熱能，進行一系列不同空調環境的模擬、比較與分析。
初步研究結果顯示：(1)不論空間模型之建置、材料與邊界等各項參數之設定、迭代運算、分析數據與圖形後處理以及動畫展示等能力，已可確認其在室內空間流場分析上具有強大且及時性的運算與分析能力；(2)小口徑的空調管線具有較低與較均勻的速度場與紊流強度場，進而可降低風擊不滿意度；(3)室內空間溫度場的反應主要受控於空調系統的冷空氣，而與回風口配置型態與出風口管徑大小等因素的關連性較低。(4)風擊不滿意度與各流場的關係性，速度場影響最大、紊流強度場其次以及溫度場影響最小。(5)小口徑空調管線數量多寡因素對於各流場平均值有著線性趨勢變化。

摘要(英)

The issues of indoor environment quality are a significant challenge to relative organizations for the policies of environment sanitation and national health in city type society. Furthermore, it is extremely urgent that information establishment on fundamental behavior and flow field of air conditioner system and heat flux function for building space in our country. Because, it is in order to be founded effective improvement tactic or control plan for indoor environment quality. Seeing that, the CFD FLUENT program based on numerical analysis and combining with Gambit pre-processing tool are applied to a series of simulation, comparability, and analysis for air conditioner and heat flux of indoor space flow field in this research.
Investigation results showed that: (1)It is confirmed that CFD FLUENT program has the powerful operation and timely analysis ability in modeling establishment, set up of material and boundary parameter, iterative calculation, analytic data, post-processing graph, and animated display etc. (2)Small-pipe model has more lower and uniform than general-pipe in velocity field and turbulent intensity field, and for this reason, it can be reduced the draft rate. (3)Temperature field is controlled main to air con type of air return way, pipe size of inlet and outlet etc. (4) The relationship between the Draft Rate and the flow fields, the speed field is the highest relation, the turbulence intensity field is the middle relation ,and temperature field is the lowest relation. (5)T he number of small diameter pipes of the flow field have linear trend for the average value.ditioner system in indoor space, and it is lower correlation with arrangement

關鍵字(中)

★ 計算流體動力學
★ 空間流場
★ 室內環境品質

關鍵字(英)

論文目次

授權書 I
中文摘要 II
英文摘要 III
誌謝 IV
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第一章緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-1-1 研究動機 1
1-1-2 研究目的 2
1-2 研究內容、方法與流程 3
1-2-1 不同空調管徑之流場模擬、比較與分析 4
1-2-2 不同回風口配置型態之流場模擬、比較與分析 4
1-2-3 風口總面積不同型態之流場模擬、比較與分析 5
1-3 論文內容 7
第二章文獻回顧 10
2-1 室內空氣與溫熱環境之特性 10
2-1-1 台灣地區室內溫度及相對濕度 10
2-1-2 室內環境因子評估指標之介紹 11
2-1-3 室內通風量、換氣率的相關規定 23
2-1-4 自然通風與機械換氣 25
2-1-5 整體換氣設置之原則與目的 30
2-2 計算流體動力學在空間流場上之模擬與應用 31
2-2-1 計算流體動力學之發展概況 31
2-2-2 CFD的數值模型 33
2-2-3 流體動力學數值模擬方式 37
2-2-4 Fluent軟體在CFD上的應用 43
第三章研究主軸、內容與方法 49
3-1 研究內容之設計與說明 49
3-1-1 研究主軸與探討之內容 49
3-1-2 建築空間模型之選定與特性 50
3-1-3 CFD數值模型之建構與分析 51
3-2 各研究項目模擬參數之設定 68
3-2-1 不同空調管徑流場模擬參數之設定 68
3-2-2 不同回風口配置型態流場模擬參數之設定 71
3-2-3 風口總面積不同型態之流場模擬參數之設定 77
第四章 CFD 模擬之結果與討論 80
4-1 較佳疊代次數之探討 80
4-1-1 以收斂監測畫面研判疊代次數 80
4-1-2 以分析物理量研判疊代次數 81
4-2 較佳網格尺度之探討 83
4-3 不同空調管徑流場模擬之結果 86
4-3-1 一般口徑空調管線之流場模擬結果 86
4-3-2 小口徑空調管線之流場模擬結果 97
4-3-3 不同空調管徑流場模擬之比較與分析 107
4-4 不同回風口配置型態流場模擬之結果 110
4-4-1 一般模組一配置型態之流場模擬結果 110
4-4-2 一般模組二配置型態之流場模擬結果 111
4-4-3 一般模組三配置型態之流場模擬結果 112
4-4-4 一般模組四配置型態之流場模擬結果 113
4-4-5 小口徑模組一配置型態之流場模擬結果 114
4-4-6 小口徑模組二配置型態之流場模擬結果 114
4-4-7 小口徑模組三配置型態之流場模擬結果 115
4-4-8 小口徑模組四配置型態之流場模擬結果 117
4-4-9 小口徑模組五配置型態之流場模擬結果 118
4-4-10 小口徑模組六配置型態之流場模擬結果 119
4-4-11 不同回風口配置型態流場模擬之比較與分析 120
4-5 風口總面積不同型態之流場模擬之結果 132
4-5-1 小口徑模組一配置型態之流場模擬結果] 132
4-5-2 面積比模組一配置型態之流場模擬結果 132
4-5-3 面積比模組二配置型態之流場模擬結果 133
4-5-4 面積比模組三配置型態之流場模擬結果 134
4-5-5 面積比模組四配置型態之流場模擬結果 134
4-5-6 不同面積比型態流場模擬之比較與分析 135
第五章結論與建議 141
5-1 結論 141
5-1-1 不同空調管徑流場之模擬結果 141
5-1-2 不同回風口配置型態流場之模擬結果 141
5-1-3 不同面積比風口配置型態流場之模擬結果 143
5-2 建議 144
參考文獻 146
附錄 151
附錄1 研究場址風擊不滿意度取樣點說明 151
附錄2 一般口徑模組一風擊不滿意度分析結果 152
附錄3 小口徑風模組一擊不滿意度分析結果 154
附錄4 不同管徑風擊不滿意度之比較 156
附錄5 一般口徑模組二之流場模擬圖 157
附錄6 一般口徑模組三之流場模擬圖 160
附錄7 一般口徑模組四之流場模擬圖 163
附錄8 小口徑模組二之流場模擬圖 166
附錄9 小口徑模組三之流場模擬圖 169
附錄10 小口徑模組四之流場模擬圖 172
附錄11 小口徑模組五之流場模擬圖 175
附錄12 小口徑模組六之流場模擬圖 178
附錄13 一般口徑不同回風口配置型態流場資料統計表 181
附錄14 小口徑不同回風口配置型態流場資料統計表 184
附錄15 一般口徑不同回風口風擊不滿意度之比較表 187
附錄16 小口徑不同回風口風擊不滿意度之比較表 190
附錄17 一般口徑各X斷面所顯示之各流場圖 193
附錄18 小口徑各X斷面所顯示之各流場圖 197
附錄19 面積比模組一之流場模擬圖 201
附錄20 面積比模組二之流場模擬圖 204
附錄21 面積比模組三之流場模擬圖 207
附錄22 面積比模組四之流場模擬圖 210
附錄23 不同斷面積型態流場資料統計表 213
附錄24 不同斷面積風擊不滿意度之比較表 215

參考文獻

一、中文部分
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二、英文部分
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指導教授

李顯智((Hin-Chi Lei))

審核日期

2010-7-27

推文