内工大某建筑屋顶风力机微观选址的数值研究
发布时间：2022-12-07 06:03
随着城镇绿色建筑的发展,合理利用城市建筑环境中的风能,探究城市环境建筑屋顶风力机微观选址及风功率增大效果的预测已成为风工程领域的前沿课题。本论文以城市大气边界理论为依据、编制更为精确的城市大气边界层（U-ABL）入流条件,构建内蒙古工业大学校园内工程技术楼B座（Engineering Technology Building-BlockB,简称为ETB建筑）的数值模型,对屋顶各区域的湍流特性进行全方位的分析,初步得到不同类型平屋顶区域的湍流特征；并提出一种基于城市大气边界层内建筑屋顶风湍流特性分析的屋顶风力机微观选址的数值研究分析新方法,为城市建筑屋顶风力机的微观选址提供了新思路。构建了建筑屋顶风湍流特性数值模型：ETB建筑物的全尺寸物理模型及计算域等相关参数的建立、网格精确性划分、适宜入流边界条件的制定、湍流模型及计算方法等。采用混合计算域,即外部长方体域、内部包围建筑的圆柱体域；为避免低质量网格的生成,提出了针对“因网格合并而降低网格质量”的改进方法：（1）适当扩大非结构网格区域；（2） Interface连接的内外域网格节点不需要完全合并,但要保证二者网格数量合理匹配；建立了考虑置...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 建筑屋顶风湍流数值模拟研究现状
1.2.2 建筑屋顶风功率预测研究现状
1.3 屋顶风力机微观选址研究需考虑的问题
1.4 本文主要研究内容
第二章 风湍流数值分析基本理论
2.1 城市环境风湍流特征
2.1.1 城市大气边界层
2.1.2 大气边界风剖面
2.2 建筑屋顶湍流及其特征参数
2.2.1 建筑屋顶风湍流形成机理
2.2.2 建筑屋顶风湍流特性参数
2.3 风湍流的基本方程与数值方法
2.3.1 基本方程
2.3.2 湍流模型
2.3.3 数值计算方法
2.3.4 湍流近壁面边界层处理方法
第三章 ETB建筑数值模型构建
3.1 物理模型及相关参数
3.1.1 ETB建筑模型
3.1.2 屋顶参考分析点
3.1.3 入流水平风向角
3.2 计算域及网格划分
3.2.1 计算域
3.2.2 网格划分
3.2.3 网格无关性验证
3.3 边界条件
3.3.1 入流边界——U-ABL
3.3.2 入流风速水平同性的验证
3.3.3 其它边界条件
3.4 湍流模型选择及其它
3.4.1 湍流模型
3.4.2 其它计算要求
第四章 ETB建筑屋顶风力机微观选址
4.1 ETB建筑屋顶风湍流特性
4.1.1 流线特性
4.1.2 立面湍流特性
4.1.3 平面湍流特性
4.2 ETB建筑屋顶风力机安装位置及高度的初步预测
4.2.1 湍流强度
4.2.2 风加速因子
4.2.3 初步预测结果
4.3 ETB建筑屋顶风力机安装位置及高度的精确预测
4.3.1 速度梯度较大区域
4.3.2 湍流强度较大区域
4.3.3 湍流厚度
4.3.4 精确预测结果及风功率预测
4.4 建筑屋顶风力机微观选址数值分析方法确认
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱顶风力机的微观选址及功率预测研究[J]. 王强,汪建文,侯亚丽. 太阳能学报. 2015(04)
[2]基于CFD的复杂形体超高层建筑风流场数值模拟[J]. 李春祥,汪呈,谈雅雅. 四川建筑科学研究. 2014(02)
[3]建筑室外风环境CFD模拟技术研究现状[J]. 庄智,余元波,叶海,谭洪卫,谢俊民. 建筑科学. 2014(02)
[4]安中大楼风环境模拟及风能利用[J]. 袁行飞,张瑛. 浙江大学学报(工学版). 2013(10)
[5]城市大气环境的大涡模拟研究进展[J]. 崔桂香,张兆顺,许春晓,黄伟希. 力学进展. 2013(03)
[6]内蒙古地区风资源评估与风场特征风速的推导[J]. 王远阳,黄勇. 应用能源技术. 2012(09)
[7]长方体建筑屋顶风能利用效能研究[J]. 袁行飞,张玉. 土木建筑与环境工程. 2012(03)
[8]建筑环境中的风能利用研究进展[J]. 袁行飞,张玉. 自然资源学报. 2011(05)
[9]高层建筑物屋顶风能利用的数值模拟[J]. 张东方,陈宝明,云和明. 能源与环境. 2010(01)
[10]风场长期观测与数据分析[J]. 阎启,谢强,李杰. 建筑科学与工程学报. 2009(01)
博士论文
[1]方形钝体绕流湍流场特征参数研究[D]. 米海蓉.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]群体建筑环境中的风能利用效能研究[D]. 张瑛.浙江大学 2014
[2]风能利用建筑的风能利用效能研究与结构分析[D]. 张玉.浙江大学 2011
本文编号：3712366
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 建筑屋顶风湍流数值模拟研究现状
1.2.2 建筑屋顶风功率预测研究现状
1.3 屋顶风力机微观选址研究需考虑的问题
1.4 本文主要研究内容
第二章 风湍流数值分析基本理论
2.1 城市环境风湍流特征
2.1.1 城市大气边界层
2.1.2 大气边界风剖面
2.2 建筑屋顶湍流及其特征参数
2.2.1 建筑屋顶风湍流形成机理
2.2.2 建筑屋顶风湍流特性参数
2.3 风湍流的基本方程与数值方法
2.3.1 基本方程
2.3.2 湍流模型
2.3.3 数值计算方法
2.3.4 湍流近壁面边界层处理方法
第三章 ETB建筑数值模型构建
3.1 物理模型及相关参数
3.1.1 ETB建筑模型
3.1.2 屋顶参考分析点
3.1.3 入流水平风向角
3.2 计算域及网格划分
3.2.1 计算域
3.2.2 网格划分
3.2.3 网格无关性验证
3.3 边界条件
3.3.1 入流边界——U-ABL
3.3.2 入流风速水平同性的验证
3.3.3 其它边界条件
3.4 湍流模型选择及其它
3.4.1 湍流模型
3.4.2 其它计算要求
第四章 ETB建筑屋顶风力机微观选址
4.1 ETB建筑屋顶风湍流特性
4.1.1 流线特性
4.1.2 立面湍流特性
4.1.3 平面湍流特性
4.2 ETB建筑屋顶风力机安装位置及高度的初步预测
4.2.1 湍流强度
4.2.2 风加速因子
4.2.3 初步预测结果
4.3 ETB建筑屋顶风力机安装位置及高度的精确预测
4.3.1 速度梯度较大区域
4.3.2 湍流强度较大区域
4.3.3 湍流厚度
4.3.4 精确预测结果及风功率预测
4.4 建筑屋顶风力机微观选址数值分析方法确认
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱顶风力机的微观选址及功率预测研究[J]. 王强,汪建文,侯亚丽. 太阳能学报. 2015(04)
[2]基于CFD的复杂形体超高层建筑风流场数值模拟[J]. 李春祥,汪呈,谈雅雅. 四川建筑科学研究. 2014(02)
[3]建筑室外风环境CFD模拟技术研究现状[J]. 庄智,余元波,叶海,谭洪卫,谢俊民. 建筑科学. 2014(02)
[4]安中大楼风环境模拟及风能利用[J]. 袁行飞,张瑛. 浙江大学学报(工学版). 2013(10)
[5]城市大气环境的大涡模拟研究进展[J]. 崔桂香,张兆顺,许春晓,黄伟希. 力学进展. 2013(03)
[6]内蒙古地区风资源评估与风场特征风速的推导[J]. 王远阳,黄勇. 应用能源技术. 2012(09)
[7]长方体建筑屋顶风能利用效能研究[J]. 袁行飞,张玉. 土木建筑与环境工程. 2012(03)
[8]建筑环境中的风能利用研究进展[J]. 袁行飞,张玉. 自然资源学报. 2011(05)
[9]高层建筑物屋顶风能利用的数值模拟[J]. 张东方,陈宝明,云和明. 能源与环境. 2010(01)
[10]风场长期观测与数据分析[J]. 阎启,谢强,李杰. 建筑科学与工程学报. 2009(01)
博士论文
[1]方形钝体绕流湍流场特征参数研究[D]. 米海蓉.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]群体建筑环境中的风能利用效能研究[D]. 张瑛.浙江大学 2014
[2]风能利用建筑的风能利用效能研究与结构分析[D]. 张玉.浙江大学 2011
本文编号：3712366
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3712366.html
