近年来，国内外学者对体育馆内气流组织实测和模拟进行了大量研究，从而提高体育馆内人员的舒适性。潘林波[1]采用数值模拟的方法，对体育馆进行气流组织模拟研究，通过实测验证选出最佳方案。Seduikyte等[2]通过实测和CFD模拟相结合的方法对立陶宛考纳斯篮球训练馆进行研究，发现使用相同的加热输出并结合置换通风，可满足设计要求。通过调研发现，侧送侧回的送风方式舒适性相对最优，因此，侧送侧回的送风方式为大多数严寒地区体育馆的首选[3-6]。本文以沈阳建筑大学体育馆为例，对体育馆内气流组织进行模拟优化研究。1体育馆模型建立及模拟分析1.1体育馆简介及物理模型建立体育馆比赛大厅模型如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F001图1体育馆比赛大厅模型沈阳建筑大学体育馆是一个多功能体育馆，初步空调方案采用侧送侧回，南北侧和东侧各使用12个Ф600 mm球形喷口。东侧送风速度4.0 m/s，送风温度19.0 ℃，送风角度为向下5.0°；南北两侧送风速度2.8 m/s，送风温度19.0 ℃，送风角度为向下15.0°；回风口设置在送风口下方2.8 m处。1.2数学模型及边界条件采用标准k-ε模型对体育馆进行模拟研究。标准k-ε模型相比其他模型，有较大幅度改进，目前标准k-ε模型在实际中得到广泛应用[7]。k方程：∂∂t(ρk)+∂∂xj(ρkυj)=∂∂xj(μ+μtσk)∂k∂xj+Gk+Gb-ρε （1）ε方程：∂∂t(ρε)+∂∂xj(ρευj)=∂∂xj(μ+μtσk)∂k∂xj+εk[c1(Gk+Gb)-c2ρε] （2）Gk=μt(∂νi∂xj+∂νj∂xi)∂νi∂xj （3）Gb=-βgiμtσt∂Τ∂xi （4）σk=1.0，σt=1.3，c1=1.44，c2=1.92。利用ICEM软件将模型进行网格划分，对送风口、回风口、观众席等关键部位进行加密处理。将送风口设置为速度入口，回风口设置为自由出流，将人体热源和体育馆内其他热源简化在观众席壁面[8]。体育馆模型网格外观如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F002图2体育馆模型网格外观1.3温度场及速度场分析比赛场地8.00 m以下的气流速度为0.10~0.40 m/s，分布较为均匀，比赛场地人员活动区域风速为0.05~0.30 m/s。因此，比赛场地的气流速度不满足进行羽毛球比赛的风速要求。观众席上方0.50 m处气流速度分布在0.10~0.30 m/s之间，观众无明显吹风感。比赛大厅温度为24.0~26.5 ℃，观众席的温度为25.0~32.0 ℃左右，比赛场地人员活动区域温度在24.0~25.5 ℃之间。整个比赛大厅除观众席部分区域外，温度基本满足体育馆的设计要求。典型截面的温度、速度分布云图如图3所示。图3典型截面温度、速度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F3a1（a）x=23.3 m处速度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F3a2（b）观众席上方0.5 m处速度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F3a3（c）Z=20.5 m处温度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F3a4（d）观众席上方0.5 m处温度分布云图2优化设计2.1优化方案通过模拟分析可知，初步空调方案比赛场地风速过高，不满足进行羽毛球比赛的要求，且观众席温度过高。根据体育馆的实际使用情况进行调整，具体优化方案为：东侧送风温度调整为18.0 ℃，送风角度改为向下10.0°，送风速度调整为3.5 m/s；南北两侧送风温度调整为18.0 ℃，送风角度改向下20.0°，送风速度调整为2.4 m/s。2.2优化后速度场、温度场分析整个场地8.000 m以下的风速为0.050~0.200 m/s，比赛大厅风速为0.015~0.170 m/s；观众席上方气流速度为0~0.250 m/s。比赛大厅温度分布在24.5~26.5 ℃，活动区域温度分布在24.5~27.0 ℃；观众席的温度为24.5~26.5 ℃，优化后的体育馆满足设计要求。优化后典型截面速度和温度分布云图如图4所示。图4优化后典型截面速度、温度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F4a1（a）x=23.3 m处速度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F4a2（b）x=23.3 m处温度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F4a3（c）观众席上方0.5 m处速度分布云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F4a4（d）观众席上方0.5 m处温度分布云图2.3实验验证对沈阳建筑大学体育馆进行实测验证，选取体育馆典型截面x=23.3 m处进行温度与速度的测量。实测值与模拟值基本吻合，证明本文选择的数值模拟方法的准确性。速度、温度实测数据与模拟结果对比如图5、图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F005图5实测速度与模拟速度对比10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.001.F006图6实测温度与模拟温度对比3结语本文从送风温度、送风角度、送风速度3个方面总结出体育馆气流组织优化策略。体育馆进行羽毛球比赛时，需要着重考虑送风速度对羽毛球比赛的影响，此时送风速度应较原送风速度略有下降，将南北两侧送风速度由2.8 m/s降至2.4 m/s，东侧送风速度由4.0 m/s调整为3.5 m/s；原设计方案观众席部分区域温度过高，此时应将送风温度降低，将南北两侧送风温度由原来的19.0 ℃降至18.0 ℃，东侧送风温度由原来的19.0 ℃调整为18.0 ℃；原设计方案后排观众席降温效果不明显，此时应增大送风角度，南北侧送风角度由原来的向下15.0°增大为20.0°；东侧送风角度由原来的向下5.0°改为向下10.0°。优化后，整个体育馆温度、速度分布均匀，体育馆内人员感觉相对舒适，满足设计要求。