800米超大跨穹顶内部风环境研究

发布时间：2019-07-11 10:25

【摘要】：随着大跨建筑的快速发展,人们开始构想可以覆盖局部区域城市的千米级超大跨穹顶。而当穹顶跨度达到千米量级时,如何营造舒适的内部风环境是设计中一个重要的问题。除了通风换气和热舒适要求外,还需要关注自然风在穹顶内部形成的流场是否会引发相关的风环境问题,目前国内外对于千米级城市穹顶内部风环境的研究还相对较少。本文针对我国拟建的800米超大跨穹顶,通过FLUENT软件对其自然通风作用下的内部风环境开展研究。对CFD模拟方法和超大空间舒适性的评价标准进行了探讨,考虑外部风压进行了风热联合作用下的穹顶内部风环境分析,给出了风口形式的设置建议,通过改变通风口参数进行大量分析,提炼得到超大跨穹顶内部温度场、流场的分布特点,最后对外部因素对于内部风环境的影响进行了研究。主要内容包括:1、提出了综合考虑热压和风压作用的内部风环境CFD模拟方法,并对各种自然通风条件下(包括风压作用、热压作用和风压热压联合作用通风三种形式)的数值模拟方法进行了有效性验证,探索出模拟日照作用和风压热压联合作用的参数设置方法,为系统开展内部风环境研究垫定基础;2、在总结国内外对室内风环境舒适性研究成果的基础上,结合超大跨城市穹顶内部环境的特点,从换气次数、热舒适性和风速舒适性三方面出发,提炼出适用于评估城市穹顶内部舒适性的评价标准;3、不考虑外部风压作用,考察了风口位置、风口高差、风口面积对内部风环境的影响,通过125个算例详细探讨了通风量和风口参数之间的定量关系,由此给出基于热压通风换气要求的风口面积和风口高差建议值,保证超大跨穹顶在理想热压通风下获得舒适的内部风环境;4、考虑外部风压作用,依据大跨工程中常见的5类风口布置方案,对相应风口方案下的穹顶内部风环境进行分析,对比给出适用于超大跨穹顶的风口布置形式。通过27个算例提炼出穹顶内部温度场分布特点和内部流场的流动规律;5、通过72个算例详细分析了室外风速、风向、日照辐射、温度等因素对内部风环境的影响规律,研究表明对于夏季的哈尔滨地区,风速4m/s的西南风是最有利的风条件。穹顶内热舒适度满足率范围为94%~98%,当来流风向与主进风口方向成90°~120°夹角时,内部风环境最差。
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图片说明： 设施形成如图 1-1 所示的危害。目前对于风环境问题的研究，主要集中环境方面，但是人的一生有 80%以上的时间是处于室内的[1]，室内风环事实上更加重要。一般建筑由于室内体量和开窗面积较小，在自然通风少出现不安全的风速，因此对于室内环境的研究一般只关注于通风量和舒适性。而随着目前大空间建筑的蓬勃发展，，建筑跨度已突破 300m 并级发展。当未来出现覆盖局部城市区域的城市穹顶时，其内部环境在满气和人体热舒适性的基础上，同样需要关注自然风在千米级穹顶内部的中是否也会引发相关的风环境问题。
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图片说明： 城市穹顶以在穹顶内部创造良好舒适的区域生活环境为目的，往往具有超大跨度。其跨度一般接近或达到千米量级，如休斯敦地区曾拟建造跨度1600m的超级穹顶，以及其他学者提出的跨度达1931m的Spantheon结构等，如图1-2所示。图 1-2 规划中的千米级城市穹顶千米级城市穹顶的建筑功能注重对区域环境的控制和影响，需要在穹顶内部营造出贴近真实自然环境的区域空间。而自然通风因其环保无污染的优点，是夏
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU119.5

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 苏德权;李晓东;王全福;;置换通风与混合通风室内舒适性对比研究[J];节能技术;2011年02期

2 马超;黄晨;高健;;热压作用下自然通风量的理论计算及实测验证[J];制冷空调与电力机械;2005年06期

3 Demetrios J.Moschandreas,周军莉,王tq,张国强;室内空气品质研究的趋势和面对的挑战[J];洁净与空调技术;2002年03期

4 关滨蓉，马国馨;建筑设计和风环境[J];建筑学报;1995年11期

本文编号：2513084