集成立轴风机的高层风能建筑流场数值分析

发布时间：2021-09-28 01:16

　　风力机与建筑一体化作为节能减排的新型建筑形式,在倡导发展绿色建筑和低碳经济的今天具有十分积极的意义。本文首先采用大涡模拟对立轴风力机与高层建筑一体化流场进行三维静态湍流数值模拟,得到了在有、无风力机及不同风速时建筑物横风向力功率谱、表面风压分布特性;其次采用标准k??湍流模型并结合“动网格技术”,对立轴风力机与高层建筑一体化流场进行二维动态数值模拟,得到了风力机的转矩系数及其流场特性。所有的计算结果表明:（1）.在不同风速下,有、无风力机的建筑模型的（分别是方形、凹角）横风向力功率谱均存在明显的谱峰,并呈现单峰状;通过对有、无风力机凹角建筑物脱涡频率的对比,发现在同一风速下,随着来流与风力机叶片夹角的增加,脱涡频率加快,且无风力机的脱涡频率明显大于有风力机的脱涡频率,说明风力机的存在改善了流场结构,削弱了风荷载对建筑物的影响。（2）.在不同风速下,有无风力机的建筑物迎风面的风压均为正值,而侧风面及背风面的风压均为负值,迎风面中间点处的风压系数达到最大,靠近两边逐渐减小;无风力机的凹角建筑其凹角处的风压全为负值,而有风力机的建筑,在安装风力机的位置处其风压有正有负,因此在结构设计或施工时... 

【文章来源】：西南科技大学四川省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 风能建筑现状
        1.2.1 风力机与建筑一体化的由来
        1.2.2 风力机与建筑相结合的优点
        1.2.3 风力机安放与高层建筑风力特点
        1.2.4 风力机的分类及比较
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本论文的主要工作
2 数值模拟计算理论及方法
    2.1 流体流动的控制方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
    2.2 湍流及湍流计算模型
        2.2.1 湍流的基本特征
        2.2.2 湍流计算模型
    2.3 CFD常用的数值模拟方法
    2.4 本章小结
3 集成立轴风机的高层建筑绕流流场分析
    3.1 数值计算方法可靠性分析
        3.1.1 数值方法
        3.1.2 物理模型及计算区域
        3.1.3 网格划分
        3.1.4 边界条件定义
        3.1.5 求解器设定
        3.1.6 计算结果分析
    3.2 立轴风机与高层建筑一体化数值分析
        3.2.1 数值方法
        3.2.2 物理模型及计算区域
        3.2.3 网格划分
        3.2.4 边界条件定义及求解器设定
        3.2.5 计算结果分析
            3.2.5.1 建筑结构周围流场数值计算结果及分析
            3.2.5.2 建筑物频域特性分析
            3.2.5.3 建筑表面风压分布特性分析
    3.3 本章小结
4 高层建筑立轴风机的旋转非定常流场分析
    4.1 控制方程和滑移网格模型
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 滑移网格模型
    4.2 物理模型及计算区域
    4.3 网格划分
    4.4 边界条件定义
    4.5 求解器设定
    4.6 计算结果分析
        4.6.1 同一风速各风力机不同周向转矩系数对比
        4.6.2 同一风力机不同风速时不同周向转矩系数对比
        4.6.3 不同风速时速度等值线图对比
        4.6.4 不同风速涡量图对比
    4.7 本章小结
结论
展望
致谢
参考文献
附录 A
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3410967