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《浙江大学》 2011年
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建筑室外风环境和室内通风的试验和数值模拟研究

王旭  
【摘要】:建筑风环境主要包括室外风环境和室内自然通风。随着城市高层建筑的不断增加和建筑物密度的不断增大,风环境已经成为影响人居品质的重要因素。室外风环境关系到行人舒适性问题甚至是安全问题。因此,有必要研究如何在建筑设计阶段通过调整建筑群的布局来进行室外风环境的改善。另一方面,如何对建筑群内人行高度处风环境做出合适的评价又是绿色建筑设计的重要一环,研究风环境评价方法有助于风环境分析系统化、理论化。然而目前评价方法及标准的种类繁杂,实践中标准和方法的选取具有随意性。所以这里试图通过各种风环境评价方法比较分析得到一个统一的评价指标。室内自然通风作为一种调节建筑室内环境的传统手段,相比于机械通风,具有节约能耗、减少污染和利于人体舒适度的满足等优点。为了充分地利用其潜力,本文通过单体房间风压通风受多种因素影响进行试验研究并获得相应经验公式,具有重要应用价值。 在建筑群人行高度风环境研究方面,首先对行列式建筑群的无量纲布局参数进行了定义,以便于研究成果的应用。然后设计并进行了一系列的风洞试验,对整个建筑群的流场进行了测试以获得整体的风环境状况,并进行了分析。通过研究风速比和布局参数、风向角的关系获得了便于设计应用的风速比等值线图。基于此,提出了被称为最小化最大风速比和最小化非期望区域面积的两种优化设计理念,并举例以介绍如何应用等值线图进行风环境优化。采用基于这两种优化设计理念的等值线图可以便利地预评估和优化拟建建筑群的风环境。同时通过对上述建筑群,采用基于Reynolds时均化方程(RANS)和Renormalization group(RNG) k-ε湍流模型的数值模拟方法,以分析建筑物迎风面和背风面的风压差。改变相邻建筑物的纵向距离以及主导风向角与建筑物朝向的夹角,获得上述两个因素对于小区内单体建筑风压分布的影响。在风环境评价方法和标准研究方面,首先研究总结了各类方法的统一理论表达式,并进行了理论上的比较分析。然后利用某一实际建筑及当地风速记录,采用各类风环境评价方法对该对象进行分析评价,并对相应的评价结果进行了分析比较。最后,对于超越概率闽值方法,给出了一个新评价指标以比较其各个评价标准的严格程度。这一工作也为今后统一或研究风环境标准提供了理论工具。 在室内自然通风研究方面,通过对多开孔矩形房间进行风洞试验并结合数值模拟手段,分析了改变窗墙比、前后建筑表面风压差、进出风口面积比和前后开孔相对位置这四个因素对于室内通风量的影响。根据研究所得的规律,获得了描述通风量与窗墙比、风压差之间关系的经验公式。通过进一步研究得到的改善后的经验公式还能反映进出风口面积比和前后开孔相对位置改变的影响。该经验公式为新建建筑物室内通风节能设计提供了定量计算的依据。最后,提出了孔口模型方程中流量系数取常数的不足以及建议取值,并将由建议取值作为流量系数的计算结果与经验公式做了比较,两者具有较好的吻合性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU834

【引证文献】
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