建筑室外環(huán)境和室內(nèi)通風(fēng)的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、建筑風(fēng)環(huán)境主要包括室外風(fēng)環(huán)境和室內(nèi)自然通風(fēng)。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(fēng)環(huán)境已經(jīng)成為影響人居品質(zhì)的重要因素。室外風(fēng)環(huán)境關(guān)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(shè)計(jì)階段通過調(diào)整建筑群的布局來進(jìn)行室外風(fēng)環(huán)境的改善。另一方面,如何對(duì)建筑群內(nèi)人行高度處風(fēng)環(huán)境做出合適的評(píng)價(jià)又是綠色建筑設(shè)計(jì)的重要一環(huán),研究風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)方法有助于風(fēng)環(huán)境分析系統(tǒng)化、理論化。然而目前評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)的種類繁雜,實(shí)踐中標(biāo)準(zhǔn)和方法的

2、選取具有隨意性。所以這里試圖通過各種風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)方法比較分析得到一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)。室內(nèi)自然通風(fēng)作為一種調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)環(huán)境的傳統(tǒng)手段,相比于機(jī)械通風(fēng),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(diǎn)。為了充分地利用其潛力,本文通過單體房間風(fēng)壓通風(fēng)受多種因素影響進(jìn)行試驗(yàn)研究并獲得相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式,具有重要應(yīng)用價(jià)值。
　　 在建筑群人行高度風(fēng)環(huán)境研究方面,首先對(duì)行列式建筑群的無量綱布局參數(shù)進(jìn)行了定義,以便于研究成果的應(yīng)用。然后設(shè)計(jì)并進(jìn)行了

3、一系列的風(fēng)洞試驗(yàn),對(duì)整個(gè)建筑群的流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試以獲得整體的風(fēng)環(huán)境狀況,并進(jìn)行了分析。通過研究風(fēng)速比和布局參數(shù)、風(fēng)向角的關(guān)系獲得了便于設(shè)計(jì)應(yīng)用的風(fēng)速比等值線圖?；诖?提出了被稱為最小化最大風(fēng)速比和最小化非期望區(qū)域面積的兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)理念,并舉例以介紹如何應(yīng)用等值線圖進(jìn)行風(fēng)環(huán)境優(yōu)化。采用基于這兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)理念的等值線圖可以便利地預(yù)評(píng)估和優(yōu)化擬建建筑群的風(fēng)環(huán)境。同時(shí)通過對(duì)上述建筑群,采用基于Reynolds時(shí)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(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)壓差。改變相鄰建筑物的縱向距離以及主導(dǎo)風(fēng)向角與建筑物朝向的夾角,獲得上述兩個(gè)因素對(duì)于小區(qū)內(nèi)單體建筑風(fēng)壓分布的影響。在風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)研究方面,首先研究總結(jié)了各類方法的統(tǒng)一理論表達(dá)式,并進(jìn)行了理論上的比較分析。然后利用某一實(shí)際建筑及當(dāng)?shù)仫L(fēng)速記錄,采用各類風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)方法對(duì)該對(duì)象進(jìn)行分析評(píng)價(jià),并對(duì)相應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了分析比較。最后,對(duì)于超越

5、概率閾值方法,給出了一個(gè)新評(píng)價(jià)指標(biāo)以比較其各個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格程度。這一工作也為今后統(tǒng)一或研究風(fēng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)提供了理論工具。
　　 在室內(nèi)自然通風(fēng)研究方面,通過對(duì)多開孔矩形房間進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)并結(jié)合數(shù)值模擬手段,分析了改變窗墻比、前后建筑表面風(fēng)壓差、進(jìn)出風(fēng)口面積比和前后開孔相對(duì)位置這四個(gè)因素對(duì)于室內(nèi)通風(fēng)量的影響。根據(jù)研究所得的規(guī)律,獲得了描述通風(fēng)量與窗墻比、風(fēng)壓差之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。通過進(jìn)一步研究得到的改善后的經(jīng)驗(yàn)公式還能反映進(jìn)出風(fēng)口面積