【摘要】：隨著能源危機(jī)的產(chǎn)生和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,國際社會越來越重視能源問題,而在能源消耗中,建筑能耗占有相當(dāng)大的比例,因此建筑節(jié)能技術(shù)越來越受到人們的重視,充分利用建筑的自然通風(fēng)是降低建筑能耗和提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的有效途徑。目前,對建筑通風(fēng)的研究大多基于穩(wěn)態(tài)邊界條件下,但實際的自然風(fēng)并非是穩(wěn)定不變的,而是隨著時間隨機(jī)的波動。近年來研究發(fā)現(xiàn),在建筑自然通風(fēng)特性研究中,把脈動的自然風(fēng)簡化為平均流所得出的結(jié)論與實際會有一定的偏差。為了更加真實的反映自然風(fēng)的特性,更好地利用自然通風(fēng),本文總結(jié)了自然風(fēng)的脈動特性,并對自然風(fēng)進(jìn)行了預(yù)測,通過數(shù)值模擬研究脈動風(fēng)對自然通風(fēng)效果的影響,這是本課題的研究目的與意義。首先本文總結(jié)了國內(nèi)外學(xué)者對自然風(fēng)脈動特性的研究工作,包括風(fēng)特性的相關(guān)理論、脈動風(fēng)的預(yù)測方法和仿真模型,以及脈動風(fēng)理論在自然通風(fēng)研究中的應(yīng)用;重點描述了脈動風(fēng)的相關(guān)特性如湍流強度、湍流積分尺度、相關(guān)函數(shù)以及脈動風(fēng)功率譜等。其次總結(jié)研究了目前自然風(fēng)的幾種模擬方法,通過MATLAB編程分別利用諧波疊加法和時間序列法對風(fēng)速進(jìn)行模擬并進(jìn)行驗證。同時利用三維超聲波風(fēng)速儀對西安地區(qū)自然風(fēng)進(jìn)行了實測,得到該地區(qū)10m高風(fēng)場處風(fēng)速,利用SPSS軟件對實測風(fēng)速進(jìn)行處理,采用ARIMA模型對風(fēng)速進(jìn)行建模,得出在在2-4個小時的風(fēng)速模型擬合度最好,ARIMA模型可行性的分析,旨在為建筑自然通風(fēng)的研究更加接近真實性提供幫助。最后,利用fluent對脈動風(fēng)流場下自然風(fēng)進(jìn)行模擬計算,利用UDF對ARIMA模型進(jìn)行編程,生成隨機(jī)脈動風(fēng)速時程,作為數(shù)值模擬風(fēng)速入口邊界條件,應(yīng)用大渦數(shù)值仿真技術(shù),分析穩(wěn)態(tài)與脈動自然通風(fēng)效果的差異,驗證隨機(jī)脈動風(fēng)速模型的合理性和科學(xué)性。在本次研究中,若忽略自然風(fēng)的脈動特性,通風(fēng)量的誤差則達(dá)28%以上。本文的研究成果,為實際工程中風(fēng)壓自然風(fēng)的有效利用提供理論依據(jù)和基本方法,從而在推進(jìn)建筑設(shè)計向節(jié)能、舒適的方向更好的發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU834.1
【圖文】：

第二章 自然風(fēng)脈動特性第二章 自然風(fēng)脈動特性處于湍流狀態(tài)，風(fēng)速具有非穩(wěn)態(tài)特性，其大小和方向均隨時間變化。本章重點自然風(fēng)的脈動特性及自然風(fēng)的模擬方法。均風(fēng)基本特性然風(fēng)的研究中認(rèn)為風(fēng)速是由平均風(fēng)和波動風(fēng)所組成的[64]，即 VtVVtiii' (2-1)： Vti是某時刻總風(fēng)速，iV 是在一定時距內(nèi)平均風(fēng)速， Vti'時某時刻的脈動風(fēng)總風(fēng)速減去平均風(fēng)速。下圖即某空間點自然風(fēng)的的速度時程。V

風(fēng)速實測場地

（a）風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)圖 （b）風(fēng)速儀實際圖圖 3.2 ADOLFTHIES 風(fēng)速儀圖波是一種頻率高于 20KHz 的聲波，測量風(fēng)速的原理為，通過發(fā)送聲波脈的時間或頻率(多普勒變換)的差別來計算風(fēng)速和風(fēng)向。測量儀器測量超聲向 s 傳感器傳輸?shù)臅r間與 s 到 n 的時間不同。經(jīng)過計算超聲在兩點之間傳可以得出自然風(fēng)的速度與方向。利用超聲波計算風(fēng)速與溫度等其他因素波風(fēng)速風(fēng)向測量裝置的工作原理如圖 3.3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2779004