【摘要】：本文嘗試?yán)脺u旋引擎理論緩解城市中心區(qū)域溫度過(guò)高以及污染物集中難以擴(kuò)散問(wèn)題,建立了縮小比例幾何模型,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值計(jì)算,驗(yàn)證城市建筑群中的渦旋引擎系統(tǒng)的可行性,以及對(duì)于增強(qiáng)渦旋流場(chǎng)穩(wěn)定性及強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì),主要結(jié)論如下:(1)通過(guò)對(duì)縮小后的幾何模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值計(jì)算,并將所得結(jié)果對(duì)比,通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量,顯示本文中的設(shè)計(jì)成功形成了渦旋流場(chǎng),且數(shù)值計(jì)算所得結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果較吻合,誤差保持在10%以內(nèi),說(shuō)明數(shù)值計(jì)算的結(jié)果能夠較全面的顯示流場(chǎng)的實(shí)際情況。(2)渦旋流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)域入口直徑大小會(huì)對(duì)渦旋流場(chǎng)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,當(dāng)渦旋穩(wěn)定區(qū)入口直徑與渦旋發(fā)生器高度比值為0.75時(shí),渦旋強(qiáng)度最大,且出口處的質(zhì)量流量較大,渦旋流場(chǎng)中心區(qū)域壓力較低,渦旋流場(chǎng)的效果最好。當(dāng)渦旋流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)域入口直徑過(guò)小時(shí),無(wú)法形成渦旋流場(chǎng),增大的過(guò)程中,渦旋逐漸增強(qiáng),達(dá)到一定值后,直徑的增加對(duì)渦旋流場(chǎng)的影響程度下降。(3)針對(duì)入口溫度對(duì)渦旋流場(chǎng)的影響,得出的結(jié)果表明:在一定的條件下入口處溫度大小決定著渦旋流場(chǎng)能否形成以及渦旋流場(chǎng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,適當(dāng)增加溫度能夠增強(qiáng)渦旋流場(chǎng)強(qiáng)度與穩(wěn)定性,本文中最優(yōu)的入口溫度為1200K。(4)在不同的擋板放置傾斜角之下,當(dāng)傾斜角較大時(shí),渦旋發(fā)生器底部的平均速度較大且分布較均勻,因此認(rèn)為可適當(dāng)增大擋板放置傾斜角,可以使得渦旋發(fā)生器內(nèi)部速度較大且分布較均勻,針對(duì)本文中幾何模型的數(shù)值計(jì)算比較結(jié)果顯示,當(dāng)傾斜角為25°時(shí),渦旋發(fā)生器內(nèi)部平均速度分布較均勻。(5)盡量保持建筑之間的間距較小,能夠提高渦旋流場(chǎng)的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。當(dāng)狹縫寬度為50mm時(shí),渦旋流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)域出口處渦旋強(qiáng)度為最大值14.593,并且此時(shí)渦旋流場(chǎng)形成中心區(qū)域負(fù)壓較低,渦旋流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)域出口處質(zhì)量流量較大,因此本文認(rèn)為針對(duì)本次幾何模型,當(dāng)建筑之間的狹縫寬度為50mm時(shí),能夠獲得相對(duì)更加穩(wěn)定和強(qiáng)度更大的渦旋流場(chǎng)。(6)利用相似理論對(duì)城市建筑群中的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,得到的結(jié)果如下:在城市建筑群中形成渦旋流場(chǎng)所需的熱源和外界環(huán)境溫度差大約為7.7×10~(-2)℃,對(duì)于城市中心的空氣的吞吐量達(dá)到:10839t/h,說(shuō)明在城市建筑群中建立渦旋引擎系統(tǒng),具有可行性和應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

大到足以摧毀地面建筑[36]。根據(jù)對(duì)自然龍卷風(fēng)的以上分析，Louis Michaud 提出了大氣渦旋引擎的概念，圖1-1 是 Louis Michaud 設(shè)計(jì)的渦旋發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖[37]。圖 1-1 大氣渦旋引擎示意圖Figure 1-1Atmospheric Vortex Engine Structure DiagramLouis Michaud 還利用熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，分析表明其理想的效率與卡諾循環(huán)效率近似（值得一提的是大氣渦旋系統(tǒng)的理想熱力學(xué)循環(huán)與太陽(yáng)能煙囪理想熱力學(xué)循環(huán)類似）[38]。較為統(tǒng)一的觀點(diǎn)認(rèn)為：龍卷風(fēng)的發(fā)生至少需要一個(gè)水平方向的剪切力和豎直向上的氣流，，向上的氣流在龍卷風(fēng)中更為重要[39]。渦旋引擎效

圖 1-2 渦旋引擎效果圖Figure 1-2 Vortex Engine Rendering卷風(fēng)發(fā)電尚處于起步階段，理論研究并不多。陳玉德,其工作原理與大氣渦旋引擎類似，通過(guò)風(fēng)塔周圍斜向形成龍卷風(fēng)，形成抽吸力推動(dòng)置于斜向進(jìn)氣管內(nèi)部的
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X169

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬暉揚(yáng);渦旋運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性分析[J];力學(xué)進(jìn)展;1988年04期

2 馬暉揚(yáng);;渦旋流動(dòng)中軸對(duì)稱和非軸對(duì)稱擾動(dòng)的相互作用[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);1989年03期

3 馬暉揚(yáng);渦旋流動(dòng)的空間不穩(wěn)定性分析[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);1984年02期

4 符松;燃燒室中湍流渦旋流動(dòng)的數(shù)值模擬[J];航空學(xué)報(bào);1995年03期

5 ;最新公告專利[J];機(jī)電信息;1994年06期

6 ;最新公告專利[J];機(jī)電信息;1994年06期

7 張楠;張勝利;沈泓萃;謝華;;翼/板結(jié)合部渦旋流動(dòng)結(jié)構(gòu)與壁面脈動(dòng)壓力的大渦模擬研究[J];船舶力學(xué);2013年07期

8 梁基照;;第四屆亞洲流體力學(xué)會(huì)議在香港舉行[J];特種橡膠制品;1990年02期

9 鄧峗;徐厚達(dá);鄒曉輝;;燃?xì)廨啓C(jī)直通式迷宮密封的非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)分析[J];發(fā)電與空調(diào);2013年05期

10 馮喜平;趙勝海;李進(jìn)賢;曹琪;;不同湍流模型對(duì)旋渦流動(dòng)的數(shù)值模擬[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2011年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 李戰(zhàn)華;王緒偉;余群;孔高攀;;微納尺度流動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展[A];第八屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 孫明禮;李德才;郝瑞參;崔海蓉;;磁性液體管道流動(dòng)的數(shù)值模擬[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（3）[C];2007年

3 諸葛偉林;劉光臨;蔣勁;符向前;;水輪機(jī)尾水管部分負(fù)荷工況運(yùn)行非定常渦旋流動(dòng)數(shù)值分析[A];第十六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2002年

4 周繼云;蔣慶磊;;基于流固耦合的板殼結(jié)構(gòu)流致振動(dòng)分析[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第三卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第3冊(cè)（核能動(dòng)力分卷（下））[C];2013年

5 劉柏謙;魏高升;;迷宮高溫氣固分離器流場(chǎng)分析[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2002年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2002年

6 彭紅梅;楊德全;;主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析[A];力學(xué)與工程應(yīng)用[C];2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 郭進(jìn);基于渦旋引擎理論的城市空氣對(duì)流機(jī)理研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

2 宗明;用COMSOL多物理場(chǎng)軟件研究平面渦旋流動(dòng)[D];南昌大學(xué);2016年

3 劉超;高聚物抑制湍流脈動(dòng)與維森伯格數(shù)相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 吳燕;渦旋水流清洗技術(shù)的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[D];江南大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2683730