【摘要】：隨著大跨建筑的快速發(fā)展,人們開始構(gòu)想可以覆蓋局部區(qū)域城市的千米級超大跨穹頂。而當(dāng)穹頂跨度達(dá)到千米量級時,如何營造舒適的內(nèi)部風(fēng)環(huán)境是設(shè)計中一個重要的問題。除了通風(fēng)換氣和熱舒適要求外,還需要關(guān)注自然風(fēng)在穹頂內(nèi)部形成的流場是否會引發(fā)相關(guān)的風(fēng)環(huán)境問題,目前國內(nèi)外對于千米級城市穹頂內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的研究還相對較少。本文針對我國擬建的800米超大跨穹頂,通過FLUENT軟件對其自然通風(fēng)作用下的內(nèi)部風(fēng)環(huán)境開展研究。對CFD模擬方法和超大空間舒適性的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討,考慮外部風(fēng)壓進(jìn)行了風(fēng)熱聯(lián)合作用下的穹頂內(nèi)部風(fēng)環(huán)境分析,給出了風(fēng)口形式的設(shè)置建議,通過改變通風(fēng)口參數(shù)進(jìn)行大量分析,提煉得到超大跨穹頂內(nèi)部溫度場、流場的分布特點,最后對外部因素對于內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的影響進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括:1、提出了綜合考慮熱壓和風(fēng)壓作用的內(nèi)部風(fēng)環(huán)境CFD模擬方法,并對各種自然通風(fēng)條件下(包括風(fēng)壓作用、熱壓作用和風(fēng)壓熱壓聯(lián)合作用通風(fēng)三種形式)的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了有效性驗證,探索出模擬日照作用和風(fēng)壓熱壓聯(lián)合作用的參數(shù)設(shè)置方法,為系統(tǒng)開展內(nèi)部風(fēng)環(huán)境研究墊定基礎(chǔ);2、在總結(jié)國內(nèi)外對室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適性研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合超大跨城市穹頂內(nèi)部環(huán)境的特點,從換氣次數(shù)、熱舒適性和風(fēng)速舒適性三方面出發(fā),提煉出適用于評估城市穹頂內(nèi)部舒適性的評價標(biāo)準(zhǔn);3、不考慮外部風(fēng)壓作用,考察了風(fēng)口位置、風(fēng)口高差、風(fēng)口面積對內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的影響,通過125個算例詳細(xì)探討了通風(fēng)量和風(fēng)口參數(shù)之間的定量關(guān)系,由此給出基于熱壓通風(fēng)換氣要求的風(fēng)口面積和風(fēng)口高差建議值,保證超大跨穹頂在理想熱壓通風(fēng)下獲得舒適的內(nèi)部風(fēng)環(huán)境;4、考慮外部風(fēng)壓作用,依據(jù)大跨工程中常見的5類風(fēng)口布置方案,對相應(yīng)風(fēng)口方案下的穹頂內(nèi)部風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析,對比給出適用于超大跨穹頂?shù)娘L(fēng)口布置形式。通過27個算例提煉出穹頂內(nèi)部溫度場分布特點和內(nèi)部流場的流動規(guī)律;5、通過72個算例詳細(xì)分析了室外風(fēng)速、風(fēng)向、日照輻射、溫度等因素對內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的影響規(guī)律,研究表明對于夏季的哈爾濱地區(qū),風(fēng)速4m/s的西南風(fēng)是最有利的風(fēng)條件。穹頂內(nèi)熱舒適度滿足率范圍為94%~98%,當(dāng)來流風(fēng)向與主進(jìn)風(fēng)口方向成90°~120°夾角時,內(nèi)部風(fēng)環(huán)境最差。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 設(shè)施形成如圖 1-1 所示的危害。目前對于風(fēng)環(huán)境問題的研究，主要集中環(huán)境方面，但是人的一生有 80%以上的時間是處于室內(nèi)的[1]，室內(nèi)風(fēng)環(huán)事實上更加重要。一般建筑由于室內(nèi)體量和開窗面積較小，在自然通風(fēng)少出現(xiàn)不安全的風(fēng)速，因此對于室內(nèi)環(huán)境的研究一般只關(guān)注于通風(fēng)量和舒適性。而隨著目前大空間建筑的蓬勃發(fā)展，，建筑跨度已突破 300m 并級發(fā)展。當(dāng)未來出現(xiàn)覆蓋局部城市區(qū)域的城市穹頂時，其內(nèi)部環(huán)境在滿氣和人體熱舒適性的基礎(chǔ)上，同樣需要關(guān)注自然風(fēng)在千米級穹頂內(nèi)部的中是否也會引發(fā)相關(guān)的風(fēng)環(huán)境問題。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 城市穹頂以在穹頂內(nèi)部創(chuàng)造良好舒適的區(qū)域生活環(huán)境為目的，往往具有超大跨度。其跨度一般接近或達(dá)到千米量級，如休斯敦地區(qū)曾擬建造跨度1600m的超級穹頂，以及其他學(xué)者提出的跨度達(dá)1931m的Spantheon結(jié)構(gòu)等，如圖1-2所示。圖 1-2 規(guī)劃中的千米級城市穹頂千米級城市穹頂?shù)慕ㄖδ茏⒅貙^(qū)域環(huán)境的控制和影響，需要在穹頂內(nèi)部營造出貼近真實自然環(huán)境的區(qū)域空間。而自然通風(fēng)因其環(huán)保無污染的優(yōu)點，是夏
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU119.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 蘇德權(quán);李曉東;王全福;;置換通風(fēng)與混合通風(fēng)室內(nèi)舒適性對比研究[J];節(jié)能技術(shù);2011年02期

2 馬超;黃晨;高健;;熱壓作用下自然通風(fēng)量的理論計算及實測驗證[J];制冷空調(diào)與電力機(jī)械;2005年06期

3 Demetrios J.Moschandreas,周軍莉,王tq,張國強(qiáng);室內(nèi)空氣品質(zhì)研究的趨勢和面對的挑戰(zhàn)[J];潔凈與空調(diào)技術(shù);2002年03期

4 關(guān)濱蓉，馬國馨;建筑設(shè)計和風(fēng)環(huán)境[J];建筑學(xué)報;1995年11期

本文編號：2513084