基于模型的建筑环境风能应用模拟探究

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1、基于模型的建筑环境风能应用模拟探究-->第1章绪论1.1研究背景能源是现代社会发展和经济发展的动力，是人类生命存在和繁衍的生命线。在当今社会，全球经济迅猛发展，能源消耗量与俱增，传统能源的消耗对全球气候和生存环境有很大的负面效应，而传统化石能源正逐歩耗竭，能源危机已逐歩逼近。而新能源的开发利用为当今社会解决能源和电力短缺开辟了一条新途径，开发清洁可再生的绿色能已经是社会可持续发展的必由之路。可再生能源的利用包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能以及海洋能源等等。而风能的一种环保、清洁的可再生能源，而且，可以实现风能利用与建筑一体化，风力发电直接用于所属建筑物，免输送、无污染。

2、所以，研究在建筑集城区利用建筑形式对于风能的增大，实现风能利用，已经成为目前国际上学者广泛关注和探讨的前沿课题。近年来，国际风电市场发展的规模得到风速提高，以缓解经济发展对传统能源的压力。并且增长速度逐年提高气在许多人员稀少地域广阔的地区，当地用电量较少，而且风能资源较为丰富，风力发电的成本相对来说比较低廉。如果将这部分电力，输送到人口聚集、用电量巨大的地区，输送成本巨大；而且，对于城市中土地资源紧缺的现状來说，如果考虑在人员密集的地区建设风电场，.51lun/s。从目前我国的风力发电建设进程看出，我国的风力发电行业的发展前景十分广阔，风电建设在风力丰富地区开展的如火如荼，到2

3、010年，累计装机容量可以达到2000万千瓦以上。而且，随着我国风电装机的国产化以及发电的规模化，风电成本有望再降，风力发电正在与煤电、水电形成良好的竞争态势。1.2国内外研究现状风能资源无穷无尽，因此，风力发电具有巨大的经济、环保和社会价值。风能作为可再生的绿色能源的重要组成部分，探讨利用建筑物的集结作用，将建筑与风能一体化设计，实现风力发电。ML能利用相关研究工作既具有学术的沿性，又有实际工程推广的实际意义，目前是国内外学者曰益关注及重视的前沿课题之一。在建筑环境中，利用不同建筑形式的风力集结效应进行风力发电的研究，目前，大体有三种风能利用建筑模型：平板型、扩散体型和非流线

4、体型。从20世纪80年代幵始，人们便开始尝试在建筑物顶部、侧面以及在建筑通道之间安装风能发电机来进行风能发电。在高层建筑上可以获得较大的风速，而且建筑群体间的集风效应可以使风速增大。因此，在城市地区的高层建筑中进行风能发电是一种可行的途径。1.2.1国外风能利用的研究现状国外学者开始着手于建筑物周围流场环境及表面风压特性的相关模拟研究大致从上世纪80年代开始。对于探讨风与建筑物之间的相互影响。1997年Stathopolous对建筑物表面的风作用和其周围的流场环境进行了研究，分析了建筑物表面对风速大小、方向以及对于周围流场的第2章建筑环境中风能利用的理论基础..........

5、.18-302.1概述...........182.2风的特性...........18-202.3风力机分类及工作原理...........20-212.4建筑风环境的特性及研究方法...........21-232.5风绕流建筑物的特点及建筑绕流的模拟理论...........23-292.6本章小结...........29-30第3章扩散体建筑利用风能的数值模拟分析...........30-643.1概述...........303.2建筑利用风能的数值计算...........30-323.3不同形式扩散体建筑对风能的强化分析32-383.4半圆柱加平板扩散体建筑的

6、结构特性对风能强化分析...........38-493.5集风通道的结构尺寸对风能强化分析...........49-593.6带流线型通道的半圆柱加平板扩散体建筑的风能利用分析...........59-623.7本章小结...........62-64第4章扩散体建筑风能利用的风洞试验研究...........64-734.1概述...........644.2风洞试验装置及测量原理...........64-674.3相似性准则...........67-704.4试验步骤及测点的布置...........704.5风洞试验与模拟结果的比较分析...........70

7、-724.6本章小结...........72-73第5章结论及展望本文主要基于建筑密集城区中的风能利用，采用理论分析、CFD数值模拟和风洞试验相结合的方法，探讨分析了扩散体建筑在建筑环境中周围流场的流动特性，考虑利用扩散体-->建筑形式实现风力强化与集结。本文分析了在风场中不同建筑形式对于风速增强效果的影响，并且考虑在扩散体通道内安装集风通道，增强其风能利用效率。通过建筑物与风力集结装置有机结合，实现中风能资源在建筑环境中的有效利用。5.1主要结论1.采用重整化群A-s湍流模型，对稳态情况