建筑环境论文：建筑环境中风能利用的模拟研究.docVIP

建筑环境论文：建筑环境中风能利用的模拟研究 【中文摘要】随着当今社会经济的发展,能源消耗量与日俱增,而随着传统化石能源的逐步耗竭,并且对于全球气候造成很大的负面影响,解决能源问题迫在眉睫。因此,开发可再生的绿色能源是在环境保护和资源紧缺的双重制约下的解决之道。作为一种清洁、无污染的可再生能源,风能资源的开发利用已经得到世界各国学者的广泛关注。在城市建筑中用电量大,考虑利用城市建筑环境中的风能来缓解城市能源消耗是值得重视及探讨的问题。本文主要以建筑密集城区周围环境中的风能利用为背景,通过以理论分析、CFD数值模拟以及风洞实验相结合的方法,详细分析了扩散体建筑周围空气流动的相关特性,分别探讨了不同扩散体建筑形式以及集风通道结构尺寸等参数对风能增大的影响。并考虑将建筑与风能利用一体化,将集风器与建筑物结合作为风力强化集结的载体,得到实现更大风能利用效率的建筑形式。本文主要通过改变扩散体建筑的建筑形式实现风能集结进行了详尽的探讨分析。首先,对于立方柱、斜四棱柱、梯形四棱柱、半圆柱、半圆柱加平板型等几种扩散体建筑模型的扩散体通道的流场进行了模拟分析。结果表明：扩散体通道为直线型的立方柱、斜四棱柱、梯形四棱柱扩散体建筑对风力的集结强化效果较差,而扩散体通道为流线型的半圆柱、椭圆体、半圆柱加平板型扩散体建筑对风速的增大效果较好；即通道侧面为流线型时,集风效果更好；而半圆柱加平板扩散体建筑的集风效果最好。鉴于上述结果,对于半圆柱加平板扩散体建筑的相关尺寸参数对于风能增大的影响进行了进一步探讨,得到实现风能利用的最优尺寸。此外,本文还重点分析了集风器的相关尺寸参数对风力增大的影响,得到了最优集结风能的集风通道模型。在此基础上,进一步探讨了在不同来流风速大小及不同来流风向角的情况下,集风通道的风力增大效果及风能利用角度。最后,将上文中的半圆柱加平板扩散体建筑及流线型集风通道实现一体化设计,探讨了不同安装位置对风能利用的影响及其风能增大效果。以数值模拟为基础,选取风能利用的最优建筑形式半圆柱加平板型扩散体建筑以及流线型集风通道,进行不同工况下的风洞试验风场特性测试。风洞试验结果表明,对于建筑模型的扩散体通道,风速的增大效果较明显,对于流线型集风通道,在不同风向下,风速集结效应有所不同,因此在进行风能利用时,应该考虑风能利用角度。最后,将得到的试验测试结果与数值模拟结果进行比较,证实了试验值与模拟值基本吻合。本文通过对于建筑环境中建筑物周围流场特性的分析,探讨更好实现风力集结的建筑形式及其风能利用效果,得到了扩散体建筑利用风能的相关特性,为指导工程实践提供有力的参考价值。 【英文摘要】With the development of modern social economy, energy consumption grow with each passing day. Under the circumstances of aggravating energy crisis and the environment pollution of crisis, to solve the energy problem is imminent. Therefore, it is increasingly important to development the renewable and green energies for continuable development of society. As a kind of clean and renewable energy, wind energy has been attached importance to all the countries in the world. In the city building always with large quantity of electricity, so, taking advantage of city wind energy in the built environment to relieve the city energy consumption is a problem that be worth to take seriously.Based on the building concentrated area of wind energy utilization in the architecture environment, theoretical analysis, CFD numerical simulation and wind tunnel experiment method are combined in this paper.The