[发明专利]一种空气速度可视化的建筑设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，说明一种空气速度可视化的建筑设计方法，可以轻松准确的观察建筑内部的空气速度矢量分布，从而找出使其稳定性的控制方法。此次模拟是以文远楼底层为例，中间部分为走廊，两侧为对称的教室，新风从教室外侧的窗户中进入室内，再从教室内侧的一排高窗中排入走廊，最后再由上侧通风口向上排出。

背景技术

当前的自然通风的研究着重于采用传统的经验进行自然通风的设计，大部分都是定性的设计，缺少节能方面定量的分析结果。当前使用定量分析的有风洞试验和计算流动动力学（CFD）两种方式，随着计算机技术的发展，CFD以其廉价、便利的方式得到越来越广泛的应用。空气速度可视化的建筑设计方法可以准确地模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题。空气速度可视化的建筑设计方法的使用能够提高设计手段、减少设计风险、降低成本。虽然风速和风向不可预测，但由于具有节能、维护方便及保养费用低等优点，所以自然通风是调节室内小气候优先使用的方法。而通过一些计算机的智能操作，就可以得出空气速度的在不同高度的分布图，以此来得出一种空气速度可视化的建筑设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气速度可视化的建筑设计方法；

本发明的另一目的是提供一种快速有效的了解建筑内部产生的空气速度的分布的方法；

本发明的另一目的是提供一种能够利用计算机信息技术来观察建筑空气速度的方法。

本发明提出的空气速度可视化的建筑设计方法，具体步骤如下：

(1)、将所测建筑物视为一个大空间网格，所述大空间网格的内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，或可将若干个小空间网格根据需要进行空间重组；

（2）确立分析计算时所需要的建筑环境信息和湿度环境信息，将所述信息输入计算机中进行建筑环境及湿度环境的模拟，得出整个大的空间网格的空气速度数据； 

所述空气悬浮速度计算公式：

式中：F——物料颗粒在垂直于气流平面上的投影面积，m²；

          ρ_a——空气的密度，kg/m³；

          v_t——气流的速度，m/s；

          C——阻力系数，是雷诺数Re及物体形状等因素的函数；

在计算悬浮速度时，是向上运动的空气流使物料颗粒悬浮，空气对颗粒的流体阻力R为空气动力；当物料颗粒处于悬浮状态时，作用在颗粒上的空气动力R与物料的浮重W_s相等，即R=W_s

可得W_s=V_s（ρ_s-ρ_s）g

式中：V——物料颗粒的体积，m³；

           ρ_s——物料的密度，kg/m³；

代入上式，由于此时管内的气流速度为悬浮速度v_t，因此可得

对直径为d的球形颗粒，其断面积F=πd²/4，其体积V_s=πd³/6，所以

室内空气速度流通预测计算公式

式中 v_m为空气速度轴心速度，m/s；v_o为空气速度流出速度，m/s；C_d为喷射系数，通常为0.65～0.9;R_f a 为风口有效面积系数；A_c为风口外形总面积，m²，x为距风口出口距离，m；A_o为等效喷射面积，A_o = v_c C_d R_fa ，m²; K为速度衰减比例系数，由实验确定； 　　式中用于计算等温自由射射流的中心速度衰减，对于非等温自由射流，可在式中附加一个非等温修正系数K_n，即表示为：

K_n是阿基米德数Ar_o、中心距离x以及A_o的函数；