Fluent案例｜室内暖通

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用Fluent软件进行建筑环境模拟的详细步骤。首先，在3D、Double Precision模式下启动Fluent，并导入网格文件。随后，设置了重力加速度、激活了能量方程和SST k-omega湍流模型，并启用了太阳辐射模型并指定了地理气象信息。接着，定义了不同材料的属性，并指定了各边界的热参数和辐射参数。在计算过程中，监测了特定壁面的总热通量，并在计算过程中激活了P1辐射模型。最后，展示了计算结果，包括不同平面的温度分布和玻璃面上的太阳热通量及可见光通量。整个模拟过程旨在评估建筑物内部环境受外部环境影响的情况。

本教程演示利用太阳负载模型建立和求解一个建筑室内通风问题。

1 问题描述

案例求解Fluent欧洲公司位于英国谢菲尔德的办公室接待区的暖通状态。建筑物的前墙为玻璃幕墙，二楼平台上方的屋顶也包含有一块玻璃区域。

案例计算夏季晴朗天气条件下建筑物内部的温度分布。建筑物中装设有空调，并保持在空调出风口温度为15 ℃的恒温。建筑物地板为混凝土基底，假定其具有相当大的热质量及固定温度。外部环境温度为25℃。建筑外壁面与外部环境之间的对流换热系数为4 W/m2 K。

2 问题设置

• 以3D、Double Precision方式启动Fluent

2.1 读取网格

• 利用菜单File → Read → Mesh...导入网格文件fel_atrium.msh

检查网格质量及网格尺寸。

2.2 General设置

• 指定重力加速度为Y方向-9.81 m/s2

2.3 Models设置

• 激活能量方程

• 采用SST k-omega湍流模型

• 如下图所示，启用太阳辐射模型，并指定太阳辐射采用太阳计算器计算得到

• 如下图所示指定地理气象信息

• 采用下面的TUI命令指定地面反射系数为0.2

/define/models/radiation/solar-parameters/ground-reflectivity
Ground Reflectivity [0.2]

• 如下图所示修改散射分数为0.75

/define/models/radiation/solar-parameters/scattering-fraction
Scattering Fraction [1] 0.75

• 如下图所示激活sol-adjacent-fluidcells

/define/models/radiation/solar-parameters/sol-adjacent-fluidcells
Apply Solar Load on  adjacent Fluid Cells? [no] yes

2.4 Materials设置

1、修改air属性

如下图所示修改air的密度与热膨胀系数。

2、添加材料steel

从Fluent材料数据库中添加材料介质steel。

3、创建材料glass

4、创建材料building-insulation

创建新材料介质building-insulation。

2.5  指定区域的材料

• 指定固体域solid-steel-frame的材料介质为steel

2.6 边界条件设置

如下所示指定各边界参数。

1、w_floor

• 指定温度为18 C。

• 进入Radiation选项卡，指定吸收系数

2、w_south-glass

• 如下图所示设置热参数

External Radiation Temperature值没有设置为外部背景温度值，该边界的入射辐射由太阳负载模型提供。

• 指定该边界为semi-transparent，并指定吸收系数与透射系数

• 相同方式设置边界w-doors-glass及w-roof-glass

3、设置边界w-roof-solid

• 指定热参数

• 指定辐射参数

4、设置边界w_steel-frame-out

• 指定热参数

• 指定辐射参数

5、设置边界w_steel-frame-in

• 热参数保持默认，指定辐射参数

6、设置边界w_north-wall

• 指定热参数，设置壁面厚度

• 指定辐射参数

• 将边界拷贝至另外四个边界：w_east-wall、w_west-wall, w_room-walls及w_pillars

其他壁面边界保持默认设置。

7、设置边界v_ac-in

• 指定入口速度

• 指定温度

2.7 Methods设置

• 如下图所示设置参数

2.8 监测物理量

• 监测壁面w-south-glass上的总热通量

2.9 初始化计算

• 如下图所示进行初始化

2.10 进行计算

• 进行计算

• 监测物理量的变化

2.11 激活辐射模型

• 激活P1辐射模型

• 设置所有壁面边界的Internal Emissivity参数与Direct IR absorptivity相同

• 继续进行计算

3 计算结果

• 创建x=2.5m及y=1m的平面
• y=1m面上温度分布

• x=2.5m面上温度分布

• w_south-glass面上Solar Heat Flux

• glass面上Transmitted Visible Solar Flux

  计算模型链接见附件”

（完毕）