發(fā)布時間：2020-05-07 05:05

【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。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)果和實驗測量的結(jié)果進(jìn)行比較,模擬值與實驗值基本吻合,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。
【圖文】：

3.2.1屋頂形式對風(fēng)能的集結(jié)作用的分析如圖3.1一3.5分別為平屋頂、雙斜面屋頂、半圓形屋頂、單斜面屋頂和弧線屋頂示意圖，建筑物體身的尺寸長只寬x高均為3Omxl6m只30m。單斜面屋頂迎風(fēng)側(cè)低，背風(fēng)側(cè)高;雙斜面屋頂、半圓形屋頂和弧線屋頂為對稱形式，高度均是sm，，其具體尺寸如圖3.2、圖3.3和圖3.5所示，其中弧線屋頂根據(jù)弧度不同又分為九種屋頂形式，其弧度示意圖如圖3.6所示。

背風(fēng)側(cè)高;雙斜面屋頂、半圓形屋頂和弧線屋頂為對稱形式，高度均是sm，其具體尺寸如圖3.2、圖3.3和圖3.5所示，其中弧線屋頂根據(jù)弧度不同又分為九種屋頂形式，其弧度示意圖如圖3.6所示。
【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

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 徐揚;建筑環(huán)境中風(fēng)能利用的模擬研究[D];山東建筑大學(xué);2012年

本文編號：2652482