西安建筑科技大学李安桂教授：室内空气动力学

建筑室内空气环境保障的任务是创造安全、健康、舒适、低碳的建筑环境，这与室内空气动力学密切相关。

当今时代，随着人民生活、工农业生产、人防国防等对室内环境要求的提高，营造安全、健康、舒适的室内环境成为一种必然选择。面对低碳发展要求，以更高效节能的建筑技术、通风空调技术创造所需的各类气候环境已成为新的挑战。建筑室内空气环境保障的任务即秉承节能降碳和可持续发展理念，提出满足建筑(各类围合空间)边界条件多样性及环境目标参数多样性需求的通风解决方案，创造人类衣食住行、工农业生产，乃至深地、深海、深空等所需的生活或生产环境。

▲ 几种通风气流组织方式示意图

(a) 混合通风侧送风；(b) 混合通风顶送风；(c) 置换通风地板送风；(d) 贴附通风

西安建筑科技大学李安桂教授长期致力于建筑室内与地下空间环境(地下水电工程、洞库及隧道工程环境保障等)的科研与教学工作，深刻体会到建筑室内气候的营造具有相当的复杂性：

• 室内空间壁面边界条件的多样性，导致空气运动路径复杂，且工业生产工艺或人体运动进一步加剧了气流流动控制的复杂性。

• 内扰因素存在多样性，如各种工业生产过程中伴生的热羽流，地下或封闭空间中火灾烟气扩散、有害气体异重流控制等。

• 外扰因素如室外风、太阳辐射等时刻发生变化的气象条件，也会直接或间接地影响室内气候环境。

• 此外，所调控的各类场所的环境设计参数，如温度、湿度、风速、洁净度、压力及空气组分等也具有多样性。例如，核动力工程设计用通风参数分为安全级和非安全级两大类，分别对应不同的保证率及环境营造方式要求。面对从“中国制造”走向“中国创造”的历史性转变，公用设备工程师需要具备对新颖、复杂的产品制造所需环境保障系统进行建模、分析、设计和测试的综合能力，以保障国计民生各行各业需求的良好室内空气环境为己任，为自主创新、原始创新保驾护航。

▲ 通过实验、RANS 方程和LES 方程研究建筑物周围空气流动的信息

在多年的科学研究和人才培养过程中，作者深刻体会到基本概念、基础理论的重要性。鉴于此，《室内空气动力学》（李安桂著．北京：科学出版社，2024.6）旨在阐明建筑室内空气动力学的基本原理，阐述室内通风技术的科学理论方法。

本书共5章：

• 第1 章阐述室内通风射流与受限空间的空气运动特性，既包括对传统混合通风、置换通风空气运动特性的归纳分析，也涵盖贴附通风技术理论的研究进展。

• 第2 章分析了外扰因素——风压驱动的室内空气流动。

• 第3 章讨论内扰因素——室内边界条件下的热源空气对流、烟羽流运动及热浮力驱动的室内空气流动规律，分析了浮力射流、机械射流和浮力羽流的运动特征。

• 第4 章阐述基于通风空调输配系统的变流通断面气流流动问题以及通风管道减阻理论、方法。

• 第5 章阐述目标保障区域即室内工作区或控制区中的空气运动及温度分布特性。

室内空气动力学问题的一般研究方法：提取建筑边界特征(几何边界及热源、污染源等条件)→建立流体流动、传热、传质数学模型(理论分析)→开展实验测试、数值模拟→发现内在联系(计算公式、关联式等)→提出室内环境问题解决方案。本书旨在阐明室内空气动力学的基本原理及通风技术理论，阐述室内热对流及有组织通风射流的内在联系，向读者呈现室内环境这一普遍且重要对象的空气动力学相关问题的研究进展，提供室内通风气流组织的科学理论、方法。

▲ 地下高大空间火灾排烟过程的烟气热分层原理及烟气等污染物迁移驱动力

在多年研究过程中，作者得到了国家自然科学基金项目、“十二五”国家科技支撑计划、“十三五”国家重点研发计划等的支持，在此表示衷心感谢。此外，感谢国家科学技术学术著作出版基金对本书出版的资助。

本文摘编自《室内空气动力学》（李安桂著．北京：科学出版社，2024.6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-078580-0

责任编辑：祝 洁

本书旨在阐明建筑室内空气动力学的基本原理，阐述室内通风技术的科学理论方法。本书共5章，包括室内通风射流，风压、热浮力驱动的室内空气流动，变流通断面与管道中空气流动，以及室内通风效果预测。本书讨论了影响室内空气流动的各种因素，如室内空间的边界条件、工业生产厂房中的气流运动控制，给出了室内气流组织设计及调控所涉及的计算式等。

本书可供暖通空调、建筑环境与能源应用工程、建筑技术、建筑物理等相关学科专业研究生与科研、教学及设计人员阅读和使用。

（本文编辑：刘四旦）

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