建筑室外環(huán)境和室內通風的試驗和數(shù)值模擬研究.pdf

1、建筑風環(huán)境主要包括室外風環(huán)境和室內自然通風。隨著城市高層建筑的不斷增加和建筑物密度的不斷增大,風環(huán)境已經(jīng)成為影響人居品質的重要因素。室外風環(huán)境關系到行人舒適性問題甚至是安全問題。因此,有必要研究如何在建筑設計階段通過調整建筑群的布局來進行室外風環(huán)境的改善。另一方面,如何對建筑群內人行高度處風環(huán)境做出合適的評價又是綠色建筑設計的重要一環(huán),研究風環(huán)境評價方法有助于風環(huán)境分析系統(tǒng)化、理論化。然而目前評價方法及標準的種類繁雜,實踐中標準和方法的

2、選取具有隨意性。所以這里試圖通過各種風環(huán)境評價方法比較分析得到一個統(tǒng)一的評價指標。室內自然通風作為一種調節(jié)建筑室內環(huán)境的傳統(tǒng)手段,相比于機械通風,具有節(jié)約能耗、減少污染和利于人體舒適度的滿足等優(yōu)點。為了充分地利用其潛力,本文通過單體房間風壓通風受多種因素影響進行試驗研究并獲得相應經(jīng)驗公式,具有重要應用價值。
　　 在建筑群人行高度風環(huán)境研究方面,首先對行列式建筑群的無量綱布局參數(shù)進行了定義,以便于研究成果的應用。然后設計并進行了

3、一系列的風洞試驗,對整個建筑群的流場進行了測試以獲得整體的風環(huán)境狀況,并進行了分析。通過研究風速比和布局參數(shù)、風向角的關系獲得了便于設計應用的風速比等值線圖。基于此,提出了被稱為最小化最大風速比和最小化非期望區(qū)域面積的兩種優(yōu)化設計理念,并舉例以介紹如何應用等值線圖進行風環(huán)境優(yōu)化。采用基于這兩種優(yōu)化設計理念的等值線圖可以便利地預評估和優(yōu)化擬建建筑群的風環(huán)境。同時通過對上述建筑群,采用基于Reynolds時均化方程(RANS)和Renorm

4、alization group(RNG)k-ε湍流模型的數(shù)值模擬方法,以分析建筑物迎風面和背風面的風壓差。改變相鄰建筑物的縱向距離以及主導風向角與建筑物朝向的夾角,獲得上述兩個因素對于小區(qū)內單體建筑風壓分布的影響。在風環(huán)境評價方法和標準研究方面,首先研究總結了各類方法的統(tǒng)一理論表達式,并進行了理論上的比較分析。然后利用某一實際建筑及當?shù)仫L速記錄,采用各類風環(huán)境評價方法對該對象進行分析評價,并對相應的評價結果進行了分析比較。最后,對于超越

5、概率閾值方法,給出了一個新評價指標以比較其各個評價標準的嚴格程度。這一工作也為今后統(tǒng)一或研究風環(huán)境標準提供了理論工具。
　　 在室內自然通風研究方面,通過對多開孔矩形房間進行風洞試驗并結合數(shù)值模擬手段,分析了改變窗墻比、前后建筑表面風壓差、進出風口面積比和前后開孔相對位置這四個因素對于室內通風量的影響。根據(jù)研究所得的規(guī)律,獲得了描述通風量與窗墻比、風壓差之間關系的經(jīng)驗公式。通過進一步研究得到的改善后的經(jīng)驗公式還能反映進出風口面積