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多热源热羽流与通风相互作用对工业建筑热环境的影响

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制冷学报 2023年第6期44卷 138-147页

作者：黄煜杨昌智湖南大学土木工程学院长沙410082

工业建筑内存在多个高温热源,所形成的热羽流对建筑气流组织的影响极大。本文以一座新能源电池材料生产车间为例,通过6种不同的送风速度和6种不同的送风口高度来研究多热源热羽流与送风射流的相互作用规律,及其相互作用对工业建筑热环... 详细信息

工业建筑内存在多个高温热源,所形成的热羽流对建筑气流组织的影响极大。本文以一座新能源电池材料生产车间为例,通过6种不同的送风速度和6种不同的送风口高度来研究多热源热羽流与送风射流的相互作用规律,及其相互作用对工业建筑热环境的影响。结果表明:多热源耦合热羽流以高温热源为主导,羽流相互靠拢形成集中的卷吸区域,最大轴心速度约为0.64 m/s。利用热羽流引导气流组织向上运动,可使高温空气快速排出,从而有效改善建筑工作区热环境。降低送风速度能够减少对热羽流上流的抑制作用,当送风速度由14.80 m/s降至2.96 m/s,车间工作区温度由39.2℃降至31.6℃。降低送风口高度能够增加对热羽流上流的促进作用,当送风口高度由5.0 m降至1.7 m,车间工作区温度由34.9℃降至30.3℃。研究结果可为工业建筑的通风设计提供参考。

关键词：工业建筑热羽流送风射流相互作用热环境

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基于DLCA的家用空调器碳排放研究

制冷学报 2023年第2期44卷 61-67,136页

作者：崔志恒杨昌智湖南大学土木工程学院长沙410082

本文在寿命周期评价方法的基础上,构建并引入了空调能效比和电力结构随运行年数变化的关系,进而建立基于DLCA的空调设备碳排放计算模型,对充注R410A型制冷剂的涡旋式家用空调器进行了碳排放研究。结果表明:运行期间动态参数的引入对空... 详细信息

本文在寿命周期评价方法的基础上,构建并引入了空调能效比和电力结构随运行年数变化的关系,进而建立基于DLCA的空调设备碳排放计算模型,对充注R410A型制冷剂的涡旋式家用空调器进行了碳排放研究。结果表明:运行期间动态参数的引入对空调寿命周期碳排放评价结果影响显著,对比静态评价模型,能效比和电力结构的变化可分别使碳排放总量波动19.0%和-9.1%,空调运行末年碳排放分别为第一年的1.71和0.80倍。空调寿命周期碳排放主要集中在运行阶段,占到总量的91.8%,寿命周期碳排放总量中有75.0%来自于设备运行耗电,23.0%来自于制冷剂泄漏。空调温度设定值、制冷剂泄漏率和制冷剂GWP等参数对空调寿命周期碳排放影响显著。研究有助于暖通空调领域碳排放评价模型的进一步优化。

关键词：空调器碳排放寿命周期评价制冷剂能效比

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基于北斗信号的土壤水分反演研究

基于北斗信号的土壤水分反演研究

作者：杨昌智宁夏大学

学位级别：硕士

土壤水分是水循环研究中的重要参数,快速准确地获取土壤水分对于土壤墒情和干旱监测具有重要作用。当前常见的土壤水分监测方式包括地面测量法和卫星遥感法等。地面测量法虽然能够满足监测时间的连续性,但对监测区域整体情况的反应能力... 详细信息

土壤水分是水循环研究中的重要参数,快速准确地获取土壤水分对于土壤墒情和干旱监测具有重要作用。当前常见的土壤水分监测方式包括地面测量法和卫星遥感法等。地面测量法虽然能够满足监测时间的连续性,但对监测区域整体情况的反应能力较弱且空间分辨率固定;卫星遥感法虽然空间连续性较好,但受到卫星过境时间和云层水汽的影响,难以满足时间连续性的需求。全球卫星导航系统使用微波的L波段作为载波,该波段对土壤水分特别敏感,非常适用于土壤水分监测。由于卫星信号具有高时效性和全天候的特点,能够为全天候连续性监测提供保障,同时通过调节接收机天线高度还可以满足不同观测空间分辨率的需求。早期的GNSS-R（Global Navigation Satellite System Reflectometry）土壤水分反演研究多数基于GPS信号开展。随着北斗导航系统的建成,其地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit,GEO）卫星能够提供相对固定的卫星高度角和几何位置关系,为地面土壤水分观测提供了更多的选择。针对上述背景,本研究基于机器学习方法和北斗导航信号构建了裸露土壤水分反演模型,为BDS-R（BeiDou System Reflectometry）土壤水分反演的发展起到一定的推动作用。研究内容主要包含以下四个方面:（1）使用北斗信号接收装置、土壤水分传感器、单片机和无线数据传输模块设计搭建信号接收、水分测量和回传系统;（2）基于Python的Tkinter和pySerial程序包开发用于数据接收、解析和存储的计算机软件;（3）使用多个接收装置分别接收北斗卫星直射信号和地面反射信号,获得直射信号和反射信号的量化数据;通过横向掩埋的方法,使用土壤水分传感器对信号反射区域一定范围内的土壤水分实际含量进行测量,并通过无线模块将观测数据发送至计算机进行存储和分析;（4）利用XGBoost算法构建基于北斗卫星信号观测数据的土壤水分反演模型,并对模型预测结果进行分析。对实测数据分析发现北斗GEO卫星能够提供较为固定的卫星高度角和相对位置关系信息,其中PRN为203（记作C3）的卫星高度角和方位角变化范围分别为43°～46°和172°～173°;PRN为259（记作C59）的卫星高度角和方位角变化范围分别为33°～34°和132°～133°。利用XGBoost方法分别构建北斗C3单星反演模型、北斗C59单星反演模型及C3和C59联合反演模型并进行测试,结果表明在土壤水分为9.2%～20.6%的变化范围内,C3单星反演模型回归决定系数可达0.679,均方根误差为1.89%;C59单星反演模型回归决定系数可达0.660,均方根误差为1.97%;C3和C59联合反演模型回归决定系数可达0.749,均方根误差为1.65%。另外通过多次模型训练和分析发现,联合反演模型的回归决定系数整体上大于单星反演模型的回归决定系数,并且预测结果的均方根误差总是低于单星反演模型预测结果的误差,同时联合反演模型更为稳定,波动更小。

关键词：土壤水分机器学习北斗导航系统地球静止轨道卫星 BDS-R

高散热工业生产车间不同气流组织的通风降温特性

同方学位论文库评论

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科学技术与工程 2023年第8期23卷 3438-3445页

作者：黄煜杨昌智湖南大学土木工程学院长沙410082

为研究新型气流组织形式对高散热工业生产车间热环境的改善效果,以一个电池材料生产车间为例,比较了4种气流组织形式对工业建筑的通风降温特性,包括混合通风,置换通风以及两种新型气流组织形式:层式通风和碰撞射流通风。采用计算流体动... 详细信息

为研究新型气流组织形式对高散热工业生产车间热环境的改善效果,以一个电池材料生产车间为例,比较了4种气流组织形式对工业建筑的通风降温特性,包括混合通风,置换通风以及两种新型气流组织形式:层式通风和碰撞射流通风。采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,在相同的送风条件下对车间气流进行了数值模拟。结果表明:车间现有的混合通风形成的工作区温度高达39.1℃,而层式通风、碰撞射流通风和置换通风分别将工作区温度降低至33.5、32.8、31.4℃。针对上述气流组织的降温特性,提出了一种水平热分层的热环境控制方法。结合该方法对送风速度和送风量进行了研究。研究发现,降低送风速度能够促进车间温度的水平分层,从而在不增加送风能耗的情况下降低工作区温度。此外,车间的送风量存在一个临界值,低于该值时增加送风量能显著降低工作区温度,但是高于该值时增加送风量的降温效果提升不明显。研究结果为工业建筑的通风设计提供了参考。

关键词：工业建筑气流组织降温特性数值模拟

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夏热冬冷地区办公建筑外围护结构优化组合

科学技术与工程 2022年第22期22卷 9736-9745页

作者：易儿易杨昌智湖南大学土木工程学院长沙410082

为合理设计建筑外围护结构,有效调整各朝向房间围护结构得热峰值时间,结合计算机仿真模拟与正交试验方法,提出了一种针对夏热冬冷地区办公型建筑围护结构得热调峰优化策略。首先,建立了办公型建筑能耗仿真模型。然后,通过数值正交试验... 详细信息

为合理设计建筑外围护结构,有效调整各朝向房间围护结构得热峰值时间,结合计算机仿真模拟与正交试验方法,提出了一种针对夏热冬冷地区办公型建筑围护结构得热调峰优化策略。首先,建立了办公型建筑能耗仿真模型。然后,通过数值正交试验方法对建筑参数进行显著性分析,在此基础上得出调峰优化设计方案,并进行经济性分析。最后,通过实验台实测数据对结论的准确性进行验证。结果表明:不同朝向房间受遮阳种类、窗墙比、外墙材质等因素的影响程度有所差异;合理利用遮阳设施,设置合适窗墙比和窗户类型,能够改变房间得热峰值出现的时间和大小;建筑经该策略优化后相比于原有建筑围护结构组合经济效益良好,可降低4.9%~23%房间空调季平均冷负荷。可见该优化方法具有实际运用效果,能有效降低建筑能耗。

关键词：围护结构峰值延迟正交试验能耗仿真模拟

对热环境评价指标“标准有效温度SET”的重新解读

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第2期62卷 331-338页

作者：纪文杰杜衡朱颖心曹彬连之伟刘淑丽杨昌智北京理工大学机械与车辆学院北京100081 清华大学建筑学院北京100084 上海交通大学设计学院上海200240 湖南大学土木工程学院长沙410082

标准有效温度(SET)是基于二节点热生理模型建立的评价指标,在热舒适领域有广泛应用。然而,一直以来由于对SET等效标准环境的误解以及一些计算参数的差异,导致对SET存在误用。该研究概述了SET指标的建立发展过程,并基于Gagge在1986年版... 详细信息

标准有效温度(SET)是基于二节点热生理模型建立的评价指标,在热舒适领域有广泛应用。然而,一直以来由于对SET等效标准环境的误解以及一些计算参数的差异,导致对SET存在误用。该研究概述了SET指标的建立发展过程,并基于Gagge在1986年版本中的定义对该指标进行了重新解读,更正了对SET标准环境的错误认识。此外,该文指出等效标准环境中的参数是随代谢率可变的,进而修正了SET的计算方法,为SET指标的未来应用指明了方向。

关键词：建筑热工理论热舒适标准有效温度(SET) 二节点模型热环境评价

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一种内置旋流叶片的旋风分离器性能数值研究

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第5期46卷 132-139页

作者：杨昌智刘倩施周湖南大学土木工程学院

提出了一种新的高效旋风分离器构造,在传统分离器的内外涡旋交界面上添加一组与气流旋转方向相同的旋流叶片,来阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区.基于计算流体力学(CFD),采用雷诺应力模型和离散相的随机轨道模型来计算分离器的气固两相... 详细信息

提出了一种新的高效旋风分离器构造,在传统分离器的内外涡旋交界面上添加一组与气流旋转方向相同的旋流叶片,来阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区.基于计算流体力学(CFD),采用雷诺应力模型和离散相的随机轨道模型来计算分离器的气固两相流,并用试验数据验证了计算模型的正确性;通过数值计算分析、比较了添加旋流叶片前后的分离器性能,对旋流叶片进行了性能优化.结果显示,与传统分离器相比,添加旋流叶片能够使分割粒径减小60%~70%,有效地提高了分离效率,而压降仅增加19.3%,且旋流叶片对于小粒径、小密度颗粒的分离效率提升更为显著.

关键词：旋风分离器 CFD 旋流叶片效率提升

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排风热回收系统的经济性分析

湖南大学学报（自然科学版） 2009年第S2期36卷 103-108页

作者：杨昌智陈丹湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

以某空调系统为例,利用新风换气机、转轮全热换热器、风冷热泵等余热回收技术,针对新风系统进行改造,回收排风中的能量.对热回收系统进行经济性分析,这三种能量回收装置均适用于排风热回收系统,运行费用比原空调系统节约了33%~35%.其中... 详细信息

以某空调系统为例,利用新风换气机、转轮全热换热器、风冷热泵等余热回收技术,针对新风系统进行改造,回收排风中的能量.对热回收系统进行经济性分析,这三种能量回收装置均适用于排风热回收系统,运行费用比原空调系统节约了33%~35%.其中,风冷热泵排风热回收系统从整体分析,略优于其他两个方案.

关键词：热回收新风换气机转轮换热器热泵系统经济性分析

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U型管换热性能影响因素研究

湖南大学学报（自然科学版） 2009年第S2期36卷 44-48页

作者：杨昌智黄兵湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

建立了钻井单位井深换热量与钻井深度、流量变化关系的计算模型.通过实例计算,分析了在流量不变时钻井的单位井深换热量随钻井深度的变化以及50 m,100 m,150m和200 m钻井单位井深换热量随流量的变化.得出在设计地源热泵地下换热器时,需... 详细信息

建立了钻井单位井深换热量与钻井深度、流量变化关系的计算模型.通过实例计算,分析了在流量不变时钻井的单位井深换热量随钻井深度的变化以及50 m,100 m,150m和200 m钻井单位井深换热量随流量的变化.得出在设计地源热泵地下换热器时,需要合理的选择钻井深度、U型管内的流体流量来保证钻井的换热经济性.最后提出单位井深换热成本指数作为U型管换热经济性评价指标.

关键词： U型管钻井深度流量换热成本