建筑物節點等效面傳熱系數計算方法技術

本發明專利技術公開了一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，包括：步驟1：建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；步驟2：建立虛擬空氣層以模擬空氣與所述建筑物節點的實際對流換熱；步驟3：對三維幾何模型進行網格劃分后生成網格文件；步驟4：檢測網格質量是否合格，是則執行步驟5，否則返回步驟3；步驟5：在計算流體力學軟件中載入網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；步驟6：對熱流模型進行檢驗，判斷邊界熱流是否分布均勻，是則執行步驟7，否則擴大建模范圍，返回步驟1；步驟7：獲得三維幾何模型的熱流率；步驟8：得出建筑物節點等效面傳熱系數；本發明專利技術能夠使設計者正確評價建筑物節點的熱工性能，提升建筑的節能能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及建筑物傳熱計算
，具體為一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法。
技術介紹
現有技術中的建筑物傳熱計算只能夠計算均勻的圍護結構位置的面傳熱系數，并未考慮復雜建筑節點位置的傳熱，進而導致建筑熱工計算的結果不夠準確。另外，目前現有使用的建筑節能軟件普遍無法進行精確的建模計算。
技術實現思路
本專利技術針對以上問題的提出，而研制一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法。本專利技術的技術手段如下：一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，包括如下步驟：步驟1：建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；步驟2：根據待計算建筑物節點的三維幾何模型與空氣的接觸面，在所述接觸面上建立虛擬空氣層以模擬空氣與所述建筑物節點的實際對流換熱；步驟3：對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分后生成網格文件；步驟4：檢測網格質量是否合格，是則執行步驟5，否則返回步驟3；步驟5：在計算流體力學軟件中載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；步驟6：對所述熱流模型進行檢驗，判斷邊界熱流是否分布均勻，是則執行步驟7，否則擴大建模范圍，返回步驟1；步驟7：獲得所述三維幾何模型的熱流率；步驟8：得出建筑物節點等效面傳熱系數；進一步地，采用CAD軟件建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；進一步地，通過Gambit軟件對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分并生成網格文件；進一步地，所述步驟5具體為：使用Fluent軟件載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；進一步地，所述建筑物節點等效面傳熱系數其中，U表示建筑物節點等效面傳熱系數、φ表示所述三維幾何模型的熱流率、ΔT表示虛擬空氣層的邊界溫度差、A表示所述三維幾何模型在熱流方向上的投影面積；進一步地，所述材料參數至少包括材料的導熱系數；當所述虛擬空氣層裸露于室外，將所述虛擬空氣層的導熱系數設置為23*虛擬空氣層厚度；當所述虛擬空氣層處于室內封閉位置，將所述虛擬空氣層的導熱系數設置為8.7*虛擬空氣層厚度。由于采用了上述技術方案，本專利技術提供的建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，能夠實現建筑物節點尤其是復雜建筑節點位置的熱工計算，使得建筑熱工計算的結果更加準確，本專利技術能夠使設計者正確評價建筑物節點的熱工性能，進而提升建筑的節能能力。附圖說明圖1是本專利技術所述方法的流程圖；圖2是本專利技術所述三維幾何模型的應用示例圖；圖3是本專利技術所述三維幾何模型進行網格劃分后的網格劃分結果示例圖；圖4是本專利技術所述建筑物節點的熱流效果示例圖；圖中：1、聚氨酯墻體，2、通長角鋼，3、鋼板，4、金屬螺栓，5、聚四氟乙烯墊片。具體實施方式如圖1所示的一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，包括如下步驟：步驟1：建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；步驟2：根據待計算建筑物節點的三維幾何模型與空氣的接觸面，在所述接觸面上建立虛擬空氣層以模擬空氣與所述建筑物節點的實際對流換熱；步驟3：對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分后生成網格文件；步驟4：檢測網格質量是否合格，是則執行步驟5，否則返回步驟3；步驟5：在計算流體力學軟件中載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；步驟6：對所述熱流模型進行檢驗，判斷邊界熱流是否分布均勻，是則執行步驟7，否則擴大建模范圍，返回步驟1；步驟7：獲得所述三維幾何模型的熱流率；步驟8：得出建筑物節點等效面傳熱系數；進一步地，采用CAD軟件建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；進一步地，通過Gambit軟件對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分并生成網格文件；進一步地，所述步驟5具體為：使用Fluent軟件載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；進一步地，所述建筑物節點等效面傳熱系數其中，U表示建筑物節點等效面傳熱系數、φ表示所述三維幾何模型的熱流率、ΔT表示虛擬空氣層的邊界溫度差、A表示所述三維幾何模型在熱流方向上的投影面積；進一步地，所述材料參數至少包括材料的導熱系數；當所述虛擬空氣層裸露于室外，將所述虛擬空氣層的導熱系數設置為23*虛擬空氣層厚度；當所述虛擬空氣層處于室內封閉位置，將所述虛擬空氣層的導熱系數設置為8.7*虛擬空氣層厚度；進一步地，在通過Gambit軟件對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分并生成網格文件的同時，還設定材料參數的名稱和邊界條件的名稱；所述Fluent軟件為計算流體力學(CFD)軟件；所述網格質量是否合格的檢查由Gambit軟件來完成，以防止網格質量過差導致計算失敗；在計算流體力學軟件中熱流模型的得到過程具體如下：通過Fluent軟件將載入的網格文件、與設置的材料參數和邊界條件等外部條件相結合，進而生成cas格式的文件，通過讀入該cas格式的文件進行計算來得到熱流模型。下面結合具體的應用實例對本專利技術的具體實施過程進行說明：假設待計算的建筑物節點為一尺寸為1000mm×500mm×271mm的聚氨酯墻體1，該聚氨酯墻體1內設置有三根厚度為5mm的通長角鋼2；相鄰通長角鋼2之間采用厚度為5mm的鋼板3連接，所述鋼板3通過直徑為6mm的金屬螺栓4鉚固在所述通長角鋼2上，所述金屬螺栓4與通長角鋼2之間設置有尺寸為50mm×50mm×5mm的聚四氟乙烯墊片5，所述聚氨酯墻體1的內外側均取厚度為10mm的空氣層進行均勻覆蓋；采用CAD軟件對上述建筑物節點建立三維幾何模型，建立后使用CAD軟件中的export命令將所述三維幾何模型以sat格式文件導出并儲存；運行Gambit軟件，并使用Gambit軟件所具有的file-import-acis命令載入上述sat格式文件，在網格劃分前通過Gambit軟件對三維幾何模型進行適當預處理，具體地，使用Gambit軟件所具有的geomtry-volume-booleanoperatio-subtrack命令，將母體選擇聚氨酯板，子體選擇金屬部分，將聚氨酯板與金屬部分進行體積上的分離，然后使用Gambit軟件所具有的georntry-volume-splitvolume命令，將母體選擇聚氨酯板，子體選擇金屬部分，創造金屬部分在聚氨酯板上的接觸面，之后使用Gambit軟件所具有的georntry-face-connect命令，選中全部導入模型，對母體與子體之間的接觸面進行耦合，進而完成對導入模型的預處理；在完成對導入的三維幾何模型的預處理之后，使用Gambit軟件所具有的mesh-edge命令對聚氨酯板及虛擬空氣層的外邊緣進行線約束，并每20mm分隔一個網格節點，之后對全部的模型進行3mm的體約束，在Gambit軟件中選擇ted/hybird中TGrid類型網格，其它選項保持默認，從而完成對待計算建筑物節點的三維幾何模型的網格劃分操作，圖3示出了具體的網格劃分結果，在得到網格劃分結果后，使用Gambit軟件所具有的zones-specifyboundarytypes命令，分別選擇內外空氣界面，并定義為WALL，同時命名為airin、airex，之后使用Gambit軟件所具有的zones-specifycontinuumtype命令將模型中的虛擬空氣層區域、聚氨酯區域、金屬區域和聚四氟乙烯區域分別命名為airm、PU、steel、tetra，并定義為SOLID，最本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：步驟1：建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；步驟2：根據待計算建筑物節點的三維幾何模型與空氣的接觸面，在所述接觸面上建立虛擬空氣層以模擬空氣與所述建筑物節點的實際對流換熱；步驟3：對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分后生成網格文件；步驟4：檢測網格質量是否合格，是則執行步驟5，否則返回步驟3；步驟5：在計算流體力學軟件中載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；步驟6：對所述熱流模型進行檢驗，判斷邊界熱流是否分布均勻，是則執行步驟7，否則擴大建模范圍，返回步驟1；步驟7：獲得所述三維幾何模型的熱流率；步驟8：得出建筑物節點等效面傳熱系數。

【技術特征摘要】
1.一種建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：步驟1：建立待計算建筑物節點的三維幾何模型；步驟2：根據待計算建筑物節點的三維幾何模型與空氣的接觸面，在所述接觸面上建立虛擬空氣層以模擬空氣與所述建筑物節點的實際對流換熱；步驟3：對待計算建筑物節點的三維幾何模型進行網格劃分后生成網格文件；步驟4：檢測網格質量是否合格，是則執行步驟5，否則返回步驟3；步驟5：在計算流體力學軟件中載入所述網格文件，并設置材料參數和邊界條件，得到熱流模型；步驟6：對所述熱流模型進行檢驗，判斷邊界熱流是否分布均勻，是則執行步驟7，否則擴大建模范圍，返回步驟1；步驟7：獲得所述三維幾何模型的熱流率；步驟8：得出建筑物節點等效面傳熱系數。2.根據權利要求1所述的建筑物節點等效面傳熱系數計算方法，其特征在于采用CAD軟件建立待計算建筑物節點的三維幾何模型。3.根據權利要求1所述的建筑物節點等...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尚春雨，張典能，徐成杰，
申請(專利權)人：大連都市發展設計有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21