CFD在建筑热环境模拟中的应用：优化建筑设计

"本文详细探讨了基于CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)技术在建筑热环境模拟和优化建筑设计中的应用。作者张伟捷、晋文和盛晓康来自河北工程大学和中国建筑科学研究院，他们通过研究如何利用CFD软件改善建筑的热环境，提出了一种优化建筑设计方案的方法。" CFD是一种强大的工具，用于模拟和分析流体流动及其与固体表面的相互作用。在建筑领域，CFD被广泛应用于预测和分析建筑物内部的空气流动、温度分布以及热舒适性。通过对建筑结构和设计参数的数值模拟，CFD可以帮助设计师评估不同设计方案对室内热环境的影响，从而实现节能减排和提高居住者舒适度的目标。 文章重点关注了六个关键的建筑设计因素，它们直接影响建筑的热环境： 1. 窗墙面积比：窗户与墙体的比例影响着建筑的热损失和自然采光。适当的比例可以平衡室内光照和保温性能。 2. 窗户类型（传热系数）：窗户的类型和材料决定了其隔热性能，低传热系数的窗户能更好地防止热量流失。 3. 水平遮阳板尺寸：遮阳设施可以减少夏季太阳直射导致的过度加热，合适的尺寸可以有效控制进入室内的阳光量。 4. 外墙传热系数：外墙材料的热传递特性对建筑的整体热性能至关重要，低传热系数的外墙材料有助于保持室内温度稳定。 5. 屋顶传热系数：类似地，屋顶的传热系数也会影响建筑的热损失，高效的屋顶材料可以降低空调负荷。 6. 房间尺寸（长：高：宽）：室内空间的比例影响空气流动和温度分布，合理的尺寸可以促进自然通风，提高热舒适性。 研究人员采用了正交试验法，这是一种统计优化技术，通过多因素、多水平的实验设计，以最少的实验次数找出各因素的最佳组合。结合CFD模拟，他们能够评估各种建筑设计组合对室内热环境指标（如平均室内温度、PMV（预测平均投票数，评价人体热舒适感的标准）、温度不均匀系数和速度不均匀系数）的影响，并确定相对最优的设计方案。 关键词：建筑方案设计、热环境模拟、正交试验、CFD软件，这些关键词揭示了研究的核心内容，即通过科学的方法和先进的计算工具来提升建筑设计的热环境性能，为实现可持续建筑提供了理论支持和实践指导。