1.1.目的及意义

随着我国国民生活水平的不断提高，科技的不断发展，环境问题也日渐突出，治理污染已成为刻不容缓的首要任务，如何正确处理污染排放与能源消耗之间的矛盾显得极为重要，我国环境问题之一即为大气污染。污染来源主要分为两类，自然污染和人为污染。自然污染如火山爆发、森林火灾等。人为污染如燃料的燃烧、工业废气的排放、汽车尾气等。普通方法治理污染需要大量的人力、物力。然而利用可再生能源治理污染，既环保又经济，且这一方向的研究仍然处于初期阶段，可见其巨大的发展前景。

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的可再生能源，一直是众多科学家研究的对象，故本文以太阳能烟囱为例进行分析研究。目前太阳能烟囱的研究主要集中在如何提供通风效率，以及与其他设施相结合。但仍然有一些不足，主要表现为模型过于理想化，缺乏可靠性验证。本文分析了不同外界条件下太阳能烟囱相关性能的变化情况，旨在进一步促进太阳能的利用。讨论不同条件下，通风量、温度场、速度场等的变化情况。巩固流体力学、传热学、工程热力学等相关知识，学习fluent软件的使用，为以后参加工作积累经验。

1.2.国内外发展现状

自然通风是一种节能的被动式通风冷却技术，其原理是在由温差引起的热压或风压的作用下驱动室内空间的空气自然流动，与机械通风相比，自然通风具有显著的节能优点。太阳能烟囱利用太阳辐射加热烟囱通道内的空气，提高温差，从而强化自然通风。^[1]

2010年M.Maerefat^[2]等人提出了一套太阳能烟囱与蒸发冷却系统复合系统，即使在室外温度达到40℃的高温下，这种集成的系统也能在适当的配置下能够提供良好的室内条件。故该系统适用于干旱炎热地区供应室内冷负荷，与传统空调冷却系统相比，既经济又环保。

2015年Mehran Rabain^[3]等人结合了太阳能烟囱和水喷雾系统，研究了新型Trombe墙模型，实验结果表明，水喷雾系统的最佳质量流量和喷嘴直径分别为10L/h和30μm，在这种条件下，水喷雾系统降低了室内温度8℃，增加了室内相对湿度17%，水喷雾系统的热效率挺高了30%。

2010年杨启容^[4]等人针对广州地区的二层别墅,在其南外墙和南向屋顶设置竖直和沿屋顶倾斜的串联太阳能烟囱,并对其通风性能进行了研究。就烟囱的总长和宽度、二层人口倾斜角度及倾斜段与竖直段长度比例等几何因素对其通风性能的影响进行了模拟计算。计算显示,随着烟囱长度的增加其通风性能随之增强，随着太阳能烟囱宽度的增加,烟囱流量先增大后减小,存在一个通风的最优长宽比,约为12:1；二层人口向下倾斜时,随着角度的增大,烟囱流量先增大后减小,最优倾角为4°；总长固定时,倾斜段与竖直段长度比例同样影响烟囱流量,按照建筑规范,建筑层高取规范最大值时烟囱流量最大。

2015年朱琦彬^[5]在原有的 PV-Tombe 模型基础上提出了一种新的内置式 PV-Trombe 墙模型，并通过 CFD 方法，对三种Tombe 墙房间内空气流动效果进行数值模拟和分析，得出室内温度、流速等空气流动分布规律。结果表明，内置式PV-Trombe 墙对太阳辐射的吸收优于普通 Trombe 墙和 PV-Trombe 墙，带有内置式 PV-Trombe 墙的房间室内平均温度较 PV-Trombe 房间和普通 Trombe 墙房间都要高，空气通道体积流量也有明显提高。