天津城建大学学生科技活动 资助项目基金申请书 申 报 类 别 课 题 名 称 项 目 负 责 人 负责人所在院别 指 导 教 师 填 表 日 期 天津城城建大学大学生科技创新活动领导小组 天津城建...
天津城建大学学生科技活动 资助项目基金申请书 申 报 类 别 课 题 名 称 自然科学类学术论文 Fluent 在建筑环境中的模拟应用 戴飞飞 能源与安全工程学院 吕建 2013 年 11 月 1 日 项 目 负 责 人 负责人所在系别 指 导 教 师 填 表 日 期 天津城建大学大学生科技创新活动领导小组 E 天津城建大学学生科技活动资助项目基金申请书 一、简表 研 究 项 目 名 称 自然科学 类论文 Fluent 在建筑环境中的模拟应用 研究形式 A.学生独立 B.教师指导 C.教师主持项目的部分 学科领域 起始时间 完成时间 申请经费 2000 元 2013.11 2014.11 申请者 戴飞 性 13 级研究 男 出生年月 1991.03.28 专业年级 姓名 飞 别 生 总人 指导教师姓名 吕建 6 课 数 职务职称 教授 题 合作者姓名 崔斌焱(13 级研究生)王红岩(13 级研究生)王子伟(13 级研 组 年级专业 究生)周红(13 级研究生)张晶(13 级研究生) 二、立论依据：（项目研究的意义，国内外研究现状分析） 随着城市规模不断发展，高层建筑的风环境及空调房间的热湿环境越来越受到人们 的注意。由于高层建筑所处的环境复杂，风的方向，速度也变化无常，给高层建筑风载 研究带来很大困难。同样，高大空间建筑内部温度、速度分布不均，空调送风设计的难 点在于难以预测空间内气流流动情况，无法在设计阶段预知室内空气温度变化、速度分 布，从而也难得到较为合理的设计。自从 20 世纪 70 年代 CFD 技术开始应用于室内空气流动数值模拟以来，CFD 技术因 其快速、廉价、易于模拟真实条件等优点而越来越广泛地用于对暖通空调领域内的各种 流动问题进行模拟。1998 年，全球市场占有率最高的 CFD 软件——Fluent 正式进入中 国市场，为目前 CFD 主流商业软件，其市场占有率达 40%左右。Fluent 软件的结构由前 处理、求解器及后处理三大模块组成。Fluent 软件的核心部分是纳维-斯托克斯方程组 的求解模块。湍流模型是包括 Fluent 软件在内的 CFD 软件的主要组成部分。Fluent 软 件配有各种层次的湍流模型，包括有代数模型、一为方程模型、二为方程模型、湍应力 模型、大涡模拟等。应用最广泛的二方程模型是 k-ε模型,软件中收录有标准 k-ε模型 及其几种修正模型。Fluent 软件的后处理模块具有三维显示功能来展现各种流动特性， 并能以动画功能演示非定常过程，从而以直观的形式展示模拟效果，便于进一步的分 析。
空调设计的最终目的是以经济技术合理的系统设计以及设备选型实现所要求的室内气 候环境(温度、气流、污染物浓度等的分布)。为实现对这些环境参数的合理控制，有必要 把握其分布特征，CFD 是除模型实验以外的可详细解析三次元室内气流分布特征的唯一手 段。因此我们将 fluent 软件应用到建筑环境模拟中是比较有意义的。 三、研究方案 1.研究目标、研究内容和拟解决的关键问题： 研究内容和目标：
（1）对我校现在教育中心或主教学楼建模进行风环境模拟分析； （2）对我院变风量系统实验室建模进行热湿环境分析； （3）对高层建筑和空调房间应用 Fluent 软件得出可视效果图，并进一步提 出改善风环境和热环境的可行性方案。
本研究的关键在于应熟练掌握 fluent 软件，并应根据实际所测数据保证所 建模型的正确性，从而才能得到正确的结论。 2.拟采取的技术路线、研究方案： （1）通过查阅文献、在网络上搜索相关信息等方式，调研 Fluent 软件在建 筑风环境及热湿环境的应用； （2）学习 Fluent 计算机模拟软件，熟悉前处理、求解器及后处理各模块功 能；整数学描述； （3）应用 Fluent 软件模拟分析，得到建筑风环境及热湿环境处理结果； （4）进一步提出改善风环境和热环境的可行性方案。 3.项目的进度安排 2013.11～2013.1 2013.2～2013.5 2013.6～2013.7 2013.8～2013.11 查阅文献、在网络上搜索相关信息。
学习 Fluent 软件，对建筑建立数学模型。
应用 Fluent 软件对建筑进行模拟处理。
对模拟结果进行分析，提出改善建筑环境的可行性报告。 4.本项目的特色与创新之处：
特色之处: 将 fluent 软件技术应用在我们周围的环境分析上，为改善建筑的内外环境听出合理 的建议。 创新之处： 通过本次研究我们能为解决以下问题提供基础和方向：
1.通风空调空间气流组织设计 通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调效果，借助 CFD 可以预测仿真其 中的空气分布详细情况，从而指导设计。通风空调空间通常又可分为：普通建筑空间，如 住宅、办公室、高大空间等；特殊空间，如洁净室、客车、列车及其它需要空调的特殊空 间。
2.建筑外环境分析设计 建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响，所谓的建筑小区二次风、小 区热环境等问题日益受到人们的关注。采用 CFD 可以方便地对建筑外环境进行模拟分析， 从而设计出合理的建筑风环境。而且，通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指 导建筑内的自然通风设计等。 5.预期的结题形式： 将研究成果汇总成一篇论文，并发表于相关期刊。 四、研究基础 （完成课题需具备的可行性条件） 1.相关领域参考文献（10 条以上）： 1.赵琴．Fluent 软件的技术特点及其在暖通空调领域的应用．计算机应用．2003.13 2.谢华,刘中平;通风、空调设计中的 CFD 技术[J]；房材与应用；2004 年 01 期 3.董玉平．高大空间建筑空调系统 CFD 模拟研究[D]；天津大学；2003 年 4.汤广发，吕文瑚，王汉清，等。室内空气数值计算及模型试验。长沙:湖南大学出 版社.1989. 5.龚光彩，等.高达空间横向隔断气流的计算机仿真。湖南大学学报.1998. 6.Patankar S V,著张政，译。传热与流体流动数值计算。北京；科学出版社，1984 7.龚光彩，CFD 技术在暖通空调制冷工程中的应用[M];暖通空调；1999. 8.姚征，陈康民，CFD 通用软件综述[J];上海理工大学学报，2001. 9.Harten A.high resolution scheme for hyperbolic system of conservation law[J].J.COMP PHYS.1983,(49):357-393. 10.yee H C.Congstruction of wxplicit and implicit symmetric TVD scheme and their applications[J].jcomp phys.1987,(68):151-179 2.已具备的实验条件，尚缺少的实验条件和拟解决的途径： 已具备试验条件：
变风量系统实验室。
尚缺少的试验条件：
测量工具和建筑图纸。
拟解决途径：
测量工具使用项目资金进行购买。建筑图纸请学校有关部门协调查看。 3.指导教师基本情况、研究领域及成果： 姓名：吕建 职称：教授、硕导 专业：建筑环境与设备工程 天津市建筑节能工作专家、天津市暖通空调学会委员、天津市净化工程技术协会委 员。主要从事建筑节能、可再生能源利用，空调系统节能技术、优化设计与运行等方面的 研究。主持国际合作、部委及横向课题 20 余项，发表论文 30 余篇，实用新型专利 3 项。
代表性成果：
1、建筑物能源利用分析与测评技术研究(建设部) 2、寒冷地区村镇住宅太阳能/沼气联合采暖系统应用研究(建设部) 3、天津市社会保障服务中心空调、智能控制系统开发应用研究(横向课题) 4、寒冷地区村镇住宅太阳能/沼气联合采暖系统应用研究(横向课题) 5、可再生能源在建筑上开发利用(横向课题) 6、赤道几内亚巴塔宾馆空调及控制系统设计研发(横向课题) 4.项目负责人及成员课堂学习成绩情况： 戴飞飞：学习成绩优良 王红岩：学习成绩优良 崔斌焱：学习成绩优良 王子伟：学习成绩优良 周 张 红：学习成绩优良 晶：学习成绩优良 五、指导教师推荐意见：
（应对申请者的素质和研究能力、课题的意义、研究的条件、方案的先进 性、可行性做认真介绍） 申请书中对本次研究所涉及的应用 Fluent 软件模拟建筑环境研究现状做 了详细的调查，对本次研究的目的、要学习的内容、知识点有明确的认识。申 请书立足 CFD 软件的广泛应用，与本专业知识相结合，更将其应用于身边的建 筑环境分析中，难能可贵。比较准确、简洁、明了的介绍自己研究方案的可行 性实施方案，软件模拟分析是未来建筑环境与设备工程专业的一个主要研究方 式。通过现象或问题进行初步了解，获得初步印象和感性认识，为今后的深入 研究提供基础和方向。此项目有很大的现实意义，项目负责人戴飞飞同学勤奋 刻苦，富有创新精神，因此我对于该小组的研究能力予以肯定。 推荐人： 专业技术职务： 单位： 六、申请者所在单位的审查与保证 （包括对项目申请书中所述内容的真实性，研究计划的可行性和经费的合 理性的审查意见，对申请者开展此项研究所必需的基本条件的保证） 院学生科技活动指导小组组长：
年 月 日 院主任：
（公章） 年 月 日 七、专家评审小组复审意见： 组长签名：
年 月 日 八、大学生科技活动指导中心审定意见： 主任签字：
年 月 日
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