平板型和非流線型高層建筑風(fēng)能利用效能的數(shù)值研究

【摘要】：隨著城市的快速發(fā)展環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重,開發(fā)并利用可再生能源成為社會發(fā)展的必然選擇,而風(fēng)能作為一種綠色環(huán)保、可再生資源已受到人們的廣泛關(guān)注。風(fēng)能與建筑一體化是當(dāng)前國際上研究的前沿課題,建筑物的風(fēng)能利用具有免于輸送的特點,使產(chǎn)生的電能可直接用于建筑物本身,同時也為綠色節(jié)能建筑的發(fā)展提供了新思路。本文研究了平板型(單側(cè)圓形開洞和單側(cè)、雙側(cè)、上下方形開洞)高層建筑和非流線型(屋頂存在高差的)高層建筑風(fēng)能利用。通過對比單側(cè)圓形開洞與方形開洞的洞口中心線的風(fēng)能利用的研究,得到最優(yōu)的洞口形狀,并對該洞口的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,此外在該洞口形狀的基礎(chǔ)上研究了雙側(cè)開洞時各風(fēng)向角下主洞口受輔助洞口的影響其風(fēng)能利用效能,及上下開洞時各洞口內(nèi)的風(fēng)能利用率。對于非流線型高層建筑物,首先分析了平屋頂模型在不同風(fēng)向角下屋頂各參考點的風(fēng)能利用,然后研究高差的存在對屋頂各參考點的風(fēng)能利用效能的影響,得出了屋頂存在高差的非流線型建筑的最佳風(fēng)能利用位置,并對高差的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化分析。 【關(guān)鍵詞】：高層建筑 風(fēng)能利用 數(shù)值模擬 風(fēng)速增大系數(shù) 風(fēng)速
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU973.213;TK89
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 高層建筑風(fēng)環(huán)境的研究方法16-17
• 1.3.1 現(xiàn)場實測16
• 1.3.2 風(fēng)洞試驗16-17
• 1.3.3 數(shù)值試驗17
• 1.4 浙江省風(fēng)能資源情況及政策導(dǎo)向17-18
• 1.5 風(fēng)機(jī)與建筑一體化的特點與難題18-19
• 1.6 本文的主要研究工作19-20
• 第二章 建筑環(huán)境中風(fēng)能利用的基本理論20-42
• 2.1 風(fēng)工程基本理論20-23
• 2.1.1 大氣邊界層與平均風(fēng)剖面20-21
• 2.1.2 地面粗糙度21-22
• 2.1.3 平均風(fēng)與脈動風(fēng)特性22
• 2.1.4 流場的湍流強(qiáng)度22-23
• 2.2 風(fēng)資源的評價指標(biāo)23-27
• 2.2.1 風(fēng)能密度24-25
• 2.2.2 有效風(fēng)能密度和年有效風(fēng)速時25-26
• 2.2.3 風(fēng)向頻率26-27
• 2.2.4 年平均風(fēng)速27
• 2.3 建筑環(huán)境中風(fēng)能的利用27-32
• 2.3.1 建筑環(huán)境中風(fēng)場的特點27-30
• 2.3.2 風(fēng)能利用的基本形式30-31
• 2.3.3 風(fēng)能利用的可行性評價指標(biāo)31-32
• 2.4 風(fēng)環(huán)境中的舒適度研究32-35
• 2.4.1 相對舒適度（Beaufort）評價標(biāo)準(zhǔn)33-34
• 2.4.2 風(fēng)速概率統(tǒng)計評價標(biāo)準(zhǔn)34-35
• 2.4.3 風(fēng)速比評價標(biāo)準(zhǔn)35
• 2.5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)概況35-41
• 2.5.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類及工作原理36-39
• 2.5.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率39-41
• 2.5.3 風(fēng)機(jī)功率的影響因素41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第三章 局部開洞的高層建筑風(fēng)能利用的數(shù)值模擬研究42-82
• 3.1 計算流體動力學(xué)理論42-51
• 3.1.1 計算流體動力學(xué)簡介42
• 3.1.2 流體控制方程42-46
• 3.1.3 湍流模型理論46-49
• 3.1.4 數(shù)值計算方法49-51
• 3.2 CFD數(shù)值模擬的計算過程51-55
• 3.2.1 基本假定51
• 3.2.2 幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分51-53
• 3.2.3 湍流模型的選取53-54
• 3.2.4 邊界條件的設(shè)定54-55
• 3.2.5 計算方法55
• 3.3 不同洞.形狀的高層建筑風(fēng)能利用數(shù)值模擬結(jié)果及分析55-67
• 3.3.1 基本模型及工況說明55-56
• 3.3.2 風(fēng)向角 φ=00時圓形與方形洞口的高層建筑風(fēng)能利用效能對比56-60
• 3.3.3 不同迎風(fēng)角下圓形與方形洞口高層建筑的風(fēng)能利用效能對比60-63
• 3.3.4 方形洞口建筑風(fēng)能利用效能的影響因素63-67
• 3.3.4.1 洞口的寬度63-64
• 3.3.4.2 洞口的高度64-66
• 3.3.4.3 洞口中心線高度66-67
• 3.4 雙側(cè)開洞的高層建筑風(fēng)能利用數(shù)值模擬結(jié)果及分析67-71
• 3.4.1 基本模型及工況說明67-68
• 3.4.2 不同迎風(fēng)角下單側(cè)開洞與雙側(cè)開洞建筑的風(fēng)能利用效能對比68-71
• 3.5 不同開洞數(shù)量高層建筑風(fēng)能利用數(shù)值模擬結(jié)果及分析71-80
• 3.5.1 基本模型72-73
• 3.5.2 上下開洞建筑物的風(fēng)能利用效能73-77
• 3.5.3 不同開洞距離建筑物的風(fēng)能利用效能77-80
• 3.6 本章小結(jié)80-82
• 第四章 高差屋頂?shù)母邔咏ㄖL(fēng)能利用的數(shù)值模擬研究82-109
• 4.1 屋頂安裝風(fēng)機(jī)的基本要求[82]82
• 4.2 非流線體型高層建筑的數(shù)值模擬結(jié)果及分析82-91
• 4.2.1 基本模型及工況說明83
• 4.2.2 風(fēng)向角 φ=0°時非流線體型高層建筑風(fēng)能利用效能83-85
• 4.2.3 不同風(fēng)向角下非流線體型高層建筑風(fēng)能利用效能85-91
• 4.3 高差屋頂高層建筑的數(shù)值模擬結(jié)果及分析91-107
• 4.3.1 基本模型及工況說明92
• 4.3.2 風(fēng)向角 φ=0°時高差屋頂高層建筑的風(fēng)能利用效能92-100
• 4.3.3 高差屋頂高層建筑的風(fēng)能利用效能的影響因素100-107
• 4.3.3.1 屋頂高差100-105
• 4.3.3.2 屋頂長度差105-107
• 4.4 本章小結(jié)107-109
• 第五章 結(jié)論與展望109-111
• 5.1 本文主要結(jié)論109-110
• 5.2 展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-116
• 致謝116-117
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果117

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