建筑物對(duì)風(fēng)能集結(jié)強(qiáng)化的研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗量的增加造成能源短缺，再加上傳統(tǒng)的化石能源消耗對(duì)全球氣候和生存環(huán)境有很大的負(fù)面效應(yīng)。人類(lèi)面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在化石能源逐漸枯竭和環(huán)境問(wèn)題日益突出的雙重制約下，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到開(kāi)發(fā)綠色能源的重要性。風(fēng)能不但是一種清潔、無(wú)污染的可再生能源，而且在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能還具有免于輸送的優(yōu)點(diǎn)。但是大部分地區(qū)風(fēng)速較小達(dá)不到風(fēng)力發(fā)電機(jī)滿發(fā)的風(fēng)速要求，要想提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率就需要從提高風(fēng)速入手。

2、>　　 本文以建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用為背景，采用理論分析、數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分別研究了不同的建筑物屋頂?shù)男螤詈图L(fēng)器結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)風(fēng)速的增大效果，并對(duì)集風(fēng)器作為風(fēng)力強(qiáng)化與集結(jié)的載體在建筑屋頂上的安裝位置對(duì)風(fēng)速相關(guān)系數(shù)的增大情況進(jìn)行了模擬分析，得到了有效增大單位面積風(fēng)能利用效率的集風(fēng)結(jié)構(gòu)。
　　 本文采用重整化群k-ε湍流模型，通過(guò)特殊的建筑結(jié)構(gòu)使風(fēng)速增大，從而提高發(fā)電機(jī)功率輸出，實(shí)現(xiàn)在有限的環(huán)境中將風(fēng)力利用最大化。首先

3、對(duì)平屋頂、雙斜面屋頂、半圓形屋頂、單斜面屋頂和弧線屋頂?shù)牧鲌?chǎng)進(jìn)行了模擬分析。研究表明：弧線屋頂提高風(fēng)能利用效果最顯著，平屋頂、單斜面屋頂?shù)娘L(fēng)力集結(jié)效果較差；對(duì)于弧線形狀的屋頂建筑還分析了屋頂弧線度的不同以及建筑進(jìn)深方向的不同對(duì)風(fēng)的集結(jié)效果，得到了強(qiáng)化集風(fēng)效果和風(fēng)能利用效果最好的建筑屋頂形狀；此外本文重點(diǎn)研究了集風(fēng)器的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)風(fēng)速相關(guān)系數(shù)的影響，分析了集風(fēng)器的迎風(fēng)高度、外壁面的弧形高度對(duì)風(fēng)的集結(jié)效果的影響，進(jìn)一步分析了集風(fēng)器的通道弧度和

4、通道中心部位直通道的長(zhǎng)度對(duì)風(fēng)的增大情況影響；最后對(duì)集風(fēng)器在屋頂?shù)陌惭b位置對(duì)風(fēng)能的集結(jié)強(qiáng)化效果進(jìn)行了分析。
　　 在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，研究表明弧度為0.3～0.6的屋頂對(duì)風(fēng)集結(jié)效果比較好，集風(fēng)器喉部尺寸為2.6m，長(zhǎng)度尺寸為10m，迎風(fēng)口開(kāi)口高度為3m～6m時(shí)風(fēng)速相關(guān)系數(shù)比較大，集風(fēng)器安裝在距離屋頂中心沿高度方向上的兩米處風(fēng)速增大的最為明顯。基于不同弧度的屋頂和不同尺寸的集風(fēng)器對(duì)風(fēng)速增大效果的結(jié)論，本文對(duì)風(fēng)速增大效果較好