Numerical prediction of the airflow in auditorium and its experimental control

• Autorzy: Lipska B.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne prognozowanie przepływu powietrza w audytorium i jego kontrola eksperymentalna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the effects of numerical predictions of the airflow in a real auditorium by means of two commercially available, basing on standard options of CFD modelling, computer codes providing various possibilities of calculations. Concise information on the CFD method as applied in modeling ventilation flows was given. The modelled object and the applied ventilation system have been characterized. Simulation models of auditorium have been described, developed basing on both programmes, as well as their required simplifications. The methods and procedure of measurements of the air parameters, carried out in the auditorium under isothermal conditions have been presented. The way of comparing calculated and measured values of these parameters have been characterized, applying corrections based on formulae received from detailed measurement data. The results of numerical calculations performed by means of both programs in the form of vectorial patterns and iso surfaces of mean velocity as well as maps of mean speed in selected cross-sections of the room have been presented and compared. Such comparisons were also carried out between the results of calculations and measurements concerning the mean speed and standard deviation of velocity fluctuations in the occupied zone of the amphitheatrically part of auditorium. It is also been checked if it is possible to apply in practice the results of numerical prediction for the purpose of determining the Draught Rating Index, characterizing the thermal comfort in ventilated room. The application of the CFD codes permitted to simulate accurately the airflow pattern in the auditorium and to keep up the range of the values of the air parameters. So essential differences were discovered between the results of calculations when CFD programs with various technical possibilities of calculation but the similar method of modelling were applied.

PL

Przedstawiono efekty prognozowania numerycznego przepływu powietrza w rzeczywistej sali audytoryjnej za pomocą dwóch komercyjnych programów komputerowych CFD o różnych możliwościach obliczeniowych, bazujących na podstawowych opcjach tego modelowania. Podano krótką informację o metodzie CFD w zastosowaniu do modelowania przepływów wentylacyjnych. Scharakteryzowano modelowany obiekt i działający w nim system wentylacji. Pokazano modele obliczeniowe opracowane za pomocą obu programów i opisano konieczne w każdym z nich uproszczenia. Przedstawiono metodykę i przebieg pomiarów parametrów powietrza, przeprowadzonych w sali w warunkach izotermicznych. Scharakteryzowano sposób porównania obliczonych i zmierzonych wartości tych parametrów z wykorzystaniem korekty, bazującej na wzorach uzyskanych przy wykorzystaniu szczegółowych danych pomiarowych. Przedstawiono i porównano między sobą wyniki obliczeń numerycznych za pomocą obu programów w postaci obrazów wektorowych, izopowierzchni i map prędkości średniej w wybranych przekrojach sali. Dokonano porównania wyników obliczeń i pomiarów prędkości średniej oraz odchylenia standardowego fluktuacji prędkości w strefie przebywania ludzi w części amfiteatralnej auli. Sprawdzono możliwość praktycznego wykorzystania wyników obliczeń numerycznych do wyznaczenia wskaźnika przeciągu DR, charakteryzującego warunki komfortu cieplnego w sali. Stwierdzono, że za pomocą programów CFD możliwe było poprawne odwzorowanie obrazu przepływu powietrza w sali audytoryjnej oraz zachowanie zakresu wartości parametrów powietrza. Nie zauważono istotnych różnic w wynikach obliczeń za pomocą programów o różnych technicznych możliwościach obliczeniowych, ale podobnej metodzie modelowania.

Słowa kluczowe

EN

auditorium; ventilation; airflow; thermal comfort; numerical prediction; measurement

PL

przepływ powietrza; audytorium; prognozowanie numeryczne; wentylacja; komfort termiczny; pomiar

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, nr 1
• Strony: 127--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Lipska B.

• University of Technology, Gliwice,

Bibliografia

• 1. B. KNOBLOCH-LIPSKA, Experimental choice of supply jet parameters for airflow mathematical modelling in ventilated room [in Polish], PhD Thesis. Silesian University of Technology, Gliwice 1987.
• 2. ANNEX 26 IEA REPORT, Ventilation of Large Spaces in Buildings. Part 3: Analysis and Prediction Technique, 1998.
• 3. S. MIERZWIŃSKI et al. (the participation LIPSKA B.), Experimental verification and improvement of method of physical and mathematical modelling of ventilation airflow in large enclosures [in Polish], Final Report of the Research Project KBN Nr 7 T07G 001 09. Silesian University of Technology, Gliwice 1998.
• 4. B. LIPSKA, Numerical predictions of the airflow in ventilated rooms. Part I and II [in Polish], Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 10, 12, 1999, l, 2000.
• 5. D. N. SOERENSEN, P. V. NIELSEN, Quality control of computational fluid dynamics in indoor environments, Proceedings of International Conference Indoor Air 2003.
• 6. B. LIPSKA, Quality control of numerical modelling of airflow in ventilated rooms [in Polish], Monography. Silesian University of Technology, Gliwice 2006 (in preparation to the edition).
• 7. B. LIPSKA, Z. TRZECIAKEWICZ, Z. POPIOŁEK, S. MIERZWIŃSKI, Comparison of experimental and numerical tests results of the airflow in a room with displacement ventilation, Proceedings of 7th International Conference on Air Distribution in Rooms Roomwent 2000, Reading, UK 2000.
• 8. B. LIPSKA, M. KURNIK, Z. POPIOŁEK, M. BLASZCZOK, Comparison of CFD predictions and LDA measurements in jet supplied to the enclosure, International Conference ROOMVENT'04. Coimbra, Portugal 2004.
• 9. K. MUSIOŁ, Numerical modelling of the airflow in the selected educational object [in Polish], Master's thesis under B. Lipska's direction. Silesian University of Technology, Gliwice 2001.
• 10. P. WAGNER, Numerical modelling of the airflow in air-conditioned auditorium [in Polish], Master's thesis under B. Lipska's direction. Silesian University of Technology, Gliwice 2004.
• 11. B. LIPSKA et al., Integrated analysis of ventilation systems in modernized educational objects [in Polish], Final Report of the Research Project KBN Nr 8 TIOB 05617. Silesian University of Technology Gliwice 2002.
• 12. Z. POPIOŁEK, A. MELIKOV, CFD prediction: proper interpretation and validation for accurate environment assessment, Building and Environment, 2005 (submitted).
• 13. B. LIPSKA, The testing of the CFD computer code Vortex2.10-NT [in Polish], Proceedings of VII All-Poland Symposium Application of fluids mechanics in engineering. Wisła 2001.
• 14. S. MIERZWIŃSKI, S. MAJERSKI, Designing of ventilation in auditorium and performance halls [in Polish], Nowa Technika w Inżynierii Sanitarnej. Issue 6. Heating and Ventilation. Arkady, Warszawa 1976.