發(fā)布時間：2020-05-13 03:44

【摘要】：全國各地城市化的進程逐步加快,然而城市化帶來的將是能源的巨大消耗。傳統(tǒng)能源已經(jīng)出現(xiàn)危機,除此之外,全球環(huán)境惡化帶來的極端氣候增加也給人類敲響了警鐘。挖掘新能源,采用潔凈、可再生的綠色能源是順應節(jié)能減排號召的重要舉措。風能正是具有這些特點而逐漸被各國重視。我國風力發(fā)電場主要設置在偏遠人煙稀少的地區(qū),而城市人口密度高耗能巨大,為了緩解這一問題考慮利用建筑對風流場的影響,將風力發(fā)電機置于屋頂,采取不同措施有效提高屋頂處風速以增加可利用風能。這一方法突破了傳統(tǒng)風力集中器對建筑體型的高要求及嚴重的資源浪費,不僅大大節(jié)約成本,更為將來徹底實現(xiàn)風能發(fā)電進入千家萬戶奠定了基礎。 本文運用CFD數(shù)值模擬技術采用SSTk ?ω模型及相關理論,做出以下工作: 分析建筑屋頂處風場的特點,整理總結(jié)前人已有研究成果,得到單個建筑和兩個建筑時各種因素對繞流的影響,為研究如何在屋頂處提高風速利用風能做鋪墊。 在一規(guī)則高層建筑屋頂兩側(cè)增加同樣尺寸的突出部分,稱之為塔樓;分析其存在對屋頂處風速和風能利用的影響。此外,改變塔樓的外部尺寸如迎風面長度、高度、風向角等分別研究各因素對風能利用的優(yōu)劣,并得出最佳風能利用高度。 無法改變建筑形狀時,考慮在建筑屋頂上方加設一水平頂板,頂板使得風場發(fā)生明顯改變。通過調(diào)整頂板離屋面的高度來提煉出最好的風力機安裝方式。 最后本文還對一個行列式排列的建筑群進行了分析,研究在有建筑干擾情況下采取以上措施后屋頂風能的利用情況,結(jié)果顯示可利用風能有相當顯著的提高。這些研究更具普遍性和實用性,可為今后建筑風能利用以及風力機的技術發(fā)展作參考。
【圖文】：

風能密度、平均有效風能密度、風力機可利用率等。山東建筑大等人以 Sander Mertens 提出的三種風力集中器為基礎進行了一系筑形式的研究，包括平板型建筑風通道形狀的研究、建筑體型對、擴散通道式建筑的集結(jié)效果等[28-32]，取得了較多成果，為風能下基礎。Chittaranjan,Govindanrian A 運用 CFD 數(shù)值模擬描繪出在層流和紊流區(qū)域，指出安裝風能轉(zhuǎn)換設備不利的位置，還以一 5例計算出能源收益，同時評價了由于安裝位置不當造成的能源減0年Salameh Ziyad和Nandu Chintan Vinod在IEEE PES General M表對當前世界各地建筑與風電系統(tǒng)結(jié)合利用的總結(jié)及各種技術了城市中小型風電機的巨大應用潛能[34]。比較，國外在風能利用方面要遠遠領先中國。有的已經(jīng)在實際中 年，巴林這個海灣國家在兩棟超高層建筑中間安裝三個直徑為 2分利用風能發(fā)電，如圖 1。還有很多研究者進行了適用于建筑的

圖 1-2 風力機應用形式1.4 目前建筑風能利用研究的不足及本文所做主要工作目前對建筑環(huán)境中的風能利用在我國起步不久，此類研究尚未成熟。既有研究的重點集中在對三種基本風力集中器本身形狀或尺寸的單一改進（即所謂的平板型、非流線體型和擴散體型）提高風速進而增加可利用風能，諸如對平板型建筑風通道的尺寸形狀設計，非流線體型建筑尺寸對置于頂部風機高度影響，擴散體型建筑的形狀間距對風速影響等，且甚少考慮在基礎形狀之上加以完善，，所研究出的集風建筑往往具有很大的局限性。這種局限性突出體現(xiàn)在城市建設無法為收集風能而出現(xiàn)較多極具特殊性的建筑樣式和尺寸，如擴散體型風力集中器，各項研究都是以增大風能為目的從而改變建筑形式，結(jié)果卻使得研究本身脫離了實用范疇；另一方面開發(fā)商總是以投資成本為主要考慮對象，盡可能避免過多的資
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TU18;TK89

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李文;楊彬彬;;城市廣場環(huán)境評價和滿意度研究[J];北方園藝;2009年07期

2 解學通,方裕,陳克海,陳曉翔;Sea Winds散射計海面風場模糊去除方法研究[J];北京大學學報(自然科學版);2005年06期

3 楊慧杰;楊文通;;小型垂直軸風力發(fā)電機在國外的新發(fā)展[J];電力需求側(cè)管理;2007年02期

4 馬劍;陳水福;王海根;;不同布局高層建筑群的風環(huán)境狀況評價[J];環(huán)境科學與技術;2007年06期

5 張東方;陳寶明;云和明;;高層建筑物屋頂風能利用的數(shù)值模擬[J];能源與環(huán)境;2010年01期

6 彭興黔;喬常貴;時凌琳;;低矮門式剛架廠房數(shù)值風洞模擬中計算域的設定[J];蘭州理工大學學報;2008年05期

7 王遠成,吳文權;不同形狀建筑物周圍風環(huán)境的研究[J];上海理工大學學報;2004年01期

8 秦云;張耀春;王春剛;;計算流體動力學在建筑風工程中的應用[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2003年08期

9 湯廣發(fā),趙福云,周安偉;城市住宅小區(qū)風環(huán)境數(shù)值分析[J];湖南大學學報(自然科學版);2003年02期

10 張國偉;龔光彩;吳治;;風能利用的現(xiàn)狀及展望[J];節(jié)能技術;2007年01期

相關博士學位論文 前1條

1 王焱;夏熱冬冷地區(qū)住宅節(jié)能優(yōu)化設計[D];東南大學;2003年

相關碩士學位論文 前1條

1 楊慧杰;戶用小型風力發(fā)電系統(tǒng)的研制[D];北京工業(yè)大學;2007年

本文編號：2661324