建筑物周圍風(fēng)場模擬與垂直軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加劇和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，風(fēng)能作為一種清潔、無污染的可再生能源，已受到世界各國的高度關(guān)注。在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能發(fā)電具有免于輸送的優(yōu)點，能夠很好的解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問題，對于無電居民的意義重要。本文以建筑物周圍風(fēng)能利用為出發(fā)點，采用理論分析與 CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，分析建筑物周圍三維風(fēng)場的基本狀況，重點探討建筑物屋頂上方的風(fēng)速與湍流強(qiáng)度隨高度的變化情況，為在建筑物屋頂安裝風(fēng)力機(jī)提供理論支持。
　　首先，本文采用

2、CFD數(shù)值模擬的方法主要對單個平頂建筑物、單個尖頂建筑物和兩個相鄰平頂建筑物周圍的風(fēng)場進(jìn)行分析，利用風(fēng)速和湍流強(qiáng)度兩個因素探討了不同類型建筑物屋頂上方適合安裝風(fēng)力機(jī)的高度。結(jié)果表明：不同屋頂類型的建筑物對風(fēng)能都有一定的集結(jié)效果，屋頂上方的風(fēng)速能夠提高20％，可以使風(fēng)力機(jī)獲得較高的風(fēng)能；流經(jīng)建筑物的風(fēng)流由于發(fā)生紊亂而使湍流強(qiáng)度也隨之增大，建筑物屋頂中部的湍流強(qiáng)度最大；對比平頂建筑物和尖頂建筑物的風(fēng)場，可以得出不同的屋頂形式對風(fēng)場的影響很大

3、，其在屋頂安裝風(fēng)力機(jī)的高度也不盡相同；對于兩座相鄰的建筑物，由于前方建筑物的阻擋，后方建筑物屋頂?shù)娘L(fēng)速有所降低，適合安裝風(fēng)力機(jī)的高度隨之增加。此外，通過模擬不同高度的建筑物周圍的風(fēng)場可以得出，隨著建筑物高度的增加，屋頂安裝風(fēng)力機(jī)的高度也隨之增大。對于平頂建筑物，屋頂安裝風(fēng)力機(jī)的高度一般不低于建筑物高度的1/3。
　　其次，本文利用未安裝風(fēng)力機(jī)的建筑物周圍風(fēng)場模擬的結(jié)果，重點分析了單個平頂建筑物在屋頂安裝風(fēng)力機(jī)情況下的風(fēng)場情況。通過

4、考慮風(fēng)力機(jī)尾流的影響，進(jìn)一步探討了風(fēng)力機(jī)在屋頂安裝的布局與高度。分析表明，風(fēng)力機(jī)的尾流對建筑物屋頂?shù)娘L(fēng)場具有很大的影響，可以直接影響到風(fēng)力機(jī)的安裝位置和高度，結(jié)合風(fēng)場和風(fēng)力機(jī)尾流的特點給出了單個平頂建筑物屋頂風(fēng)力機(jī)安裝的布局。在實際安裝過程中應(yīng)充分考慮風(fēng)力機(jī)尾流的影響，在屋頂有限的空間內(nèi)合理布局風(fēng)力機(jī)的安裝位置，實現(xiàn)風(fēng)能利用的最大化。
　　最后，針對建筑物周圍風(fēng)能的利用，本文設(shè)計了一種可適用于建筑物屋頂?shù)念~定功率為300W的螺旋型