建筑物對風(fēng)能集結(jié)強(qiáng)化的研究

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源消耗量的增加造成能源短缺,再加上傳統(tǒng)的化石能源消耗對全球氣候和生存環(huán)境有很大的負(fù)面效應(yīng)。人類面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn),在化石能源逐漸枯竭和環(huán)境問題日益突出的雙重制約下,人們越來越認(rèn)識到開發(fā)綠色能源的重要性。風(fēng)能不但是一種清潔、無污染的可再生能源,而且在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能還具有免于輸送的優(yōu)點(diǎn)。但是大部分地區(qū)風(fēng)速較小達(dá)不到風(fēng)力發(fā)電機(jī)滿發(fā)的風(fēng)速要求,要想提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率就需要從提高風(fēng)速入手。 本文以建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用為背景,采用理論分析、數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗相結(jié)合的方法,分別研究了不同的建筑物屋頂?shù)男螤詈图L(fēng)器結(jié)構(gòu)尺寸對風(fēng)速的增大效果,并對集風(fēng)器作為風(fēng)力強(qiáng)化與集結(jié)的載體在建筑屋頂上的安裝位置對風(fēng)速相關(guān)系數(shù)的增大情況進(jìn)行了模擬分析,得到了有效增大單位面積風(fēng)能利用效率的集風(fēng)結(jié)構(gòu)。 本文采用重整化群k-ε湍流模型,通過特殊的建筑結(jié)構(gòu)使風(fēng)速增大,從而提高發(fā)電機(jī)功率輸出,實(shí)現(xiàn)在有限的環(huán)境中將風(fēng)力利用最大化。首先對平屋頂、雙斜面屋頂、半圓形屋頂、單斜面屋頂和弧線屋頂?shù)牧鲌鲞M(jìn)行了模擬分析。研究表明：弧線屋頂提高風(fēng)能利用效果最顯著,平屋頂、單斜面屋頂?shù)娘L(fēng)力集結(jié)效果較差；對于弧線形狀的屋頂建筑還分析了屋頂弧線度的不同以及建筑進(jìn)深方向的不同對風(fēng)的集結(jié)效果,得到了強(qiáng)化集風(fēng)效果和風(fēng)能利用效果最好的建筑屋頂形狀；此外本文重點(diǎn)研究了集風(fēng)器的結(jié)構(gòu)尺寸對風(fēng)速相關(guān)系數(shù)的影響,分析了集風(fēng)器的迎風(fēng)高度、外壁面的弧形高度對風(fēng)的集結(jié)效果的影響,進(jìn)一步分析了集風(fēng)器的通道弧度和通道中心部位直通道的長度對風(fēng)的增大情況影響；最后對集風(fēng)器在屋頂?shù)陌惭b位置對風(fēng)能的集結(jié)強(qiáng)化效果進(jìn)行了分析。 在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,研究表明弧度為0.3～0.6的屋頂對風(fēng)集結(jié)效果比較好,集風(fēng)器喉部尺寸為2.6m,長度尺寸為10m,迎風(fēng)口開口高度為3m～6m時風(fēng)速相關(guān)系數(shù)比較大,集風(fēng)器安裝在距離屋頂中心沿高度方向上的兩米處風(fēng)速增大的最為明顯?；诓煌《鹊奈蓓敽筒煌叽绲募L(fēng)器對風(fēng)速增大效果的結(jié)論,本文對風(fēng)速增大效果較好的弧線屋頂、集風(fēng)器以及集風(fēng)器安裝在屋頂上的模型進(jìn)行了測試。將得到的數(shù)值結(jié)果和實(shí)驗測量的結(jié)果進(jìn)行比較,模擬值與實(shí)驗值基本吻合,因此,數(shù)值模擬能夠作為建筑物周圍復(fù)雜流場分析的有力手段。 【關(guān)鍵詞】：集風(fēng)器 風(fēng)速增大系數(shù) 風(fēng)洞實(shí)驗 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK89
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本文研究的目的和內(nèi)容13-15
• 第2章 建筑物集結(jié)強(qiáng)化風(fēng)能的機(jī)理和研究方法15-27
• 2.1 概述15
• 2.2 建筑物強(qiáng)化風(fēng)能的基本機(jī)理15-17
• 2.3 建筑物對風(fēng)能集結(jié)強(qiáng)化的研究方法和物理模型假設(shè)17-20
• 2.4 數(shù)學(xué)模型求解20-25
• 2.5 數(shù)值算法的邊界設(shè)定和計算方法檢驗25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 建筑物對風(fēng)能集結(jié)強(qiáng)化的數(shù)值模擬分析27-60
• 3.1 概述27
• 3.2 不同屋頂形狀對風(fēng)能的集結(jié)強(qiáng)化分析27-34
• 3.3 集風(fēng)器結(jié)構(gòu)尺寸對風(fēng)能強(qiáng)化分析34-51
• 3.4 不同風(fēng)速下集風(fēng)器的強(qiáng)化效果分析51-54
• 3.5 屋頂設(shè)集風(fēng)器對風(fēng)能的集結(jié)強(qiáng)化分析54-58
• 3.6 發(fā)電功率的計算58-59
• 3.7 本章小結(jié)59-60
• 第4章 建筑物對風(fēng)能集結(jié)強(qiáng)化的風(fēng)洞實(shí)驗研究60-73
• 4.1 概述60
• 4.2 實(shí)驗裝置及測量方法60-62
• 4.3 實(shí)驗運(yùn)用的相似性準(zhǔn)則62-64
• 4.4 實(shí)驗步驟及不同工況下測點(diǎn)的選擇64-65
• 4.5 實(shí)驗結(jié)果與模擬結(jié)果的分析比較65-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第5章 結(jié)論及建議73-75
• 5.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)73-74
• 5.2 存在的不足與展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況79

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我國農(nóng)牧業(yè)上風(fēng)能利用的歷史與發(fā)展    唐致實(shí);

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歐盟風(fēng)能大會討論促進(jìn)風(fēng)能利用    

淺談黑龍江省可再生能源的現(xiàn)狀和發(fā)展    孫偉;

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擴(kuò)壓風(fēng)道型建筑風(fēng)能利用的探討    潘雷;李剛;陳寶明;

風(fēng)能利用與西部開發(fā)    賀德馨;

江蘇常州地區(qū)風(fēng)能、太陽能資源評估與研究    董喜春;吳春法;尹成英;

遼寧省風(fēng)能、太陽能資源時空分布特征及其初步區(qū)劃    龔強(qiáng);于華深;藺娜;汪宏宇;袁國恩;張運(yùn)福;

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見故障機(jī)理分析    鄒榮貴;蔣東翔;黃乾;洪良友;

淺議風(fēng)能在我國的發(fā)展前景    張崴;鐵梅;李晶;

城市高層建筑群風(fēng)能利用的研究    苑安民;田思進(jìn);

SAR在近海風(fēng)能狀況調(diào)查中的應(yīng)用    張杰;孟俊敏;楊俊鋼;

具有非等截面通道平板型建筑風(fēng)能利用的數(shù)值研究    李太祿;陳寶明;王麗;

國內(nèi)外風(fēng)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    黃艷玲;劉揚(yáng)濤;任桂芳;欒桂卿;彭周剛;薛繼瑞;

德國：用風(fēng)車趕走煤礦    新華社記者 潘治

德國風(fēng)能利用居全球之首    趙靜

發(fā)展“綠色電力” 能倚賴風(fēng)能嗎    李紅

風(fēng)能：商機(jī)“誘人”的綠色產(chǎn)業(yè)    張小明

院士在通探討海上風(fēng)能利用前景    陳可

華創(chuàng)風(fēng)能：風(fēng)電機(jī)組制造領(lǐng)域的一顆耀眼新星    潘忠穎

風(fēng)能發(fā)展需多方配合    記者　李春輝

麗水風(fēng)能利用納入地方“十二五”規(guī)劃    通訊員 麻碧華

風(fēng)能遍“吹”宜借國際經(jīng)驗    記者　李春輝 韓曉霞

風(fēng)能利用核心技術(shù)獲重大突破    錢恂熊

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制方法研究    孫春順

矩陣變換器供電的交流勵磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究    湯寧平

江蘇省沿海潮間帶風(fēng)電產(chǎn)業(yè)綜合評價研究    嚴(yán)曉建

風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變流器工程問題研究    張強(qiáng)

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基于功率全程可調(diào)的風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度策略    柳玉

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高層建筑屋頂風(fēng)能利用研究    楊蓉

高分辨率風(fēng)能和太陽能數(shù)值模擬研究    藺娜

群體建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用效能研究    張瑛

變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)風(fēng)能捕獲控制策略研究    蔣宗盛

建筑環(huán)境中風(fēng)能利用的模擬研究    徐揚(yáng)

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基于最大風(fēng)能追蹤的風(fēng)速預(yù)測研究    任艷鋒

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