马丽

西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院

合理的自然通风不仅能提供新鲜的空气改善室内空气品质，同时又能有效地实现被动式制冷，从而达到降低建筑能耗实现节能的目的[1]。因此，越来越多的人意识到自然通风的重要性，近年来，捕风器作为一种有效利用自然风，提高建筑通风效率的系统在中东国家和英国等国家得到了广泛应用，目前我国对捕风器这种新型通风设备性能仍缺乏全面了解。本文以单侧捕风器为研究对象，采用数值模拟的方法研究了不同风向角（a=0～90°）和不同风速（1～6 m/s）下平面型、斜面型（倾斜角45°）、弧面型单侧捕风器的自然通风性能，通过对比分析房间进风量，工作区风速，室内平均空气龄来确定最优捕风器类型及其安装形式，对实际工程安装提供一定指导作用。

1 数学模型

本文考虑风压作用下的捕风器外部区域空气流动通用控制方程。根据流体力学以及计算流体力学理论，此时只需求解连续性方程与动量方程，并通过realizable k-ε 模型建立封闭的控制方程组[2]。

2 物理模型

2.1 几何建模及网格划分

本文选取安装不同类型单侧捕风器的办公建筑为研究对象，三种不同形状捕风器即平面型、斜面型、弧面型捕风器具体见图1，捕风器高1.5 m，风口面积为1 m×1 m，捕风器安装在建筑尺寸为（长×宽×高）为8 m×6 m×3 m 的办公室顶部，办公室单侧开窗，窗户面积为1 m×1 m，具体安装位置见图1。

图1 不同形状单侧捕风器及房间物理模型图

在计算机模拟过程中，必须保证模拟区域的边界对于模拟对象影响较小，需要将实际问题的无限空间转化为具有一定大小的有限计算区域，因此计算域的设置显得尤为重要，它将直接影响到计算的精确度。……