建筑環(huán)境中風(fēng)能利用的研究.pdf

1、開發(fā)可再生的綠色能源是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。風(fēng)能作為可再生能源的重要組成部分，已受到世界各國(guó)的高度關(guān)注。在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能具有免于輸送的優(yōu)點(diǎn)，所得風(fēng)能可直接用于建筑本身和所在小區(qū)。本文以建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用為背景，采用理論分析、CFD數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析建筑周圍空氣流動(dòng)的基本狀況，研究了在建筑環(huán)境中將建筑物作為風(fēng)力強(qiáng)化與集中的載體時(shí)風(fēng)速增強(qiáng)、風(fēng)力集結(jié)的效果，為進(jìn)一步的相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)。 本文主要對(duì)非流

2、線體建筑、平板型建筑、擴(kuò)散體建筑、擴(kuò)散體和其他形式的結(jié)合體建筑四種基本形式的建筑周圍如何利用風(fēng)能進(jìn)行了詳盡地討論與分析。對(duì)于非流線體建筑，通過數(shù)值模擬得出建筑物周圍的風(fēng)速分布，找到在建筑頂部安裝風(fēng)機(jī)的最佳高度，對(duì)比了長(zhǎng)方體建筑和相同長(zhǎng)、寬、高的L形建筑相同位置的風(fēng)能利用效果；分析了正棱柱形建筑物外表面數(shù)量對(duì)風(fēng)能利用的效果、位置高度的影響；研究了不同高度和半徑的單體圓柱形建筑的風(fēng)能利用效果；在對(duì)單體立方柱形建筑物周圍的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的基

3、礎(chǔ)上，對(duì)由相同尺寸建筑組成的不同布局形式的建筑群進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得了中心建筑的風(fēng)場(chǎng)狀況、風(fēng)速增強(qiáng)效果與建筑平面布局之間的影響關(guān)系。對(duì)于平板型建筑，在滿足建筑物尺寸要求的基礎(chǔ)上，就不同來流風(fēng)向角時(shí)單、雙風(fēng)通道的最佳位置進(jìn)行了分析。對(duì)于擴(kuò)散體建筑，在分析了圓柱形擴(kuò)散體建筑增大風(fēng)速、強(qiáng)化風(fēng)能利用效果的基礎(chǔ)上，研究了不同圓弧角度的風(fēng)道、不同形狀的背風(fēng)側(cè)對(duì)風(fēng)能利用的效果、位置的影響；研究了半圓柱擴(kuò)散體、立方柱雙體及其風(fēng)通道的長(zhǎng)度和迎風(fēng)面的寬度變化

4、時(shí)風(fēng)能利用的效果。對(duì)于擴(kuò)散體和其他建筑的結(jié)合體，研究了半圓柱擴(kuò)散體附加圓環(huán)、半圓柱擴(kuò)散體和平板型建筑結(jié)合時(shí)風(fēng)力集結(jié)效果的好壞。 在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)立方柱雙體、半圓柱擴(kuò)散體、單風(fēng)通道和雙風(fēng)通道的平板型建筑模型進(jìn)行了多工況的風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試與研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，擴(kuò)散體建筑的風(fēng)能利用效果較好，立方柱雙體、半圓柱擴(kuò)散體的風(fēng)力集結(jié)效果均較好；平板型建筑的風(fēng)通道也有風(fēng)力集結(jié)效果。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的比較和分析看出，風(fēng)洞試驗(yàn)得