【摘要】：隨著大跨建筑的快速發(fā)展,人們開始構(gòu)想可以覆蓋局部區(qū)域城市的千米級超大跨穹頂。而當穹頂跨度達到千米量級時,如何營造舒適的內(nèi)部風環(huán)境是設計中一個重要的問題。除了通風換氣和熱舒適要求外,還需要關注自然風在穹頂內(nèi)部形成的流場是否會引發(fā)相關的風環(huán)境問題,目前國內(nèi)外對于千米級城市穹頂內(nèi)部風環(huán)境的研究還相對較少。本文針對我國擬建的800米超大跨穹頂,通過FLUENT軟件對其自然通風作用下的內(nèi)部風環(huán)境開展研究。對CFD模擬方法和超大空間舒適性的評價標準進行了探討,考慮外部風壓進行了風熱聯(lián)合作用下的穹頂內(nèi)部風環(huán)境分析,給出了風口形式的設置建議,通過改變通風口參數(shù)進行大量分析,提煉得到超大跨穹頂內(nèi)部溫度場、流場的分布特點,最后對外部因素對于內(nèi)部風環(huán)境的影響進行了研究。主要內(nèi)容包括:1、提出了綜合考慮熱壓和風壓作用的內(nèi)部風環(huán)境CFD模擬方法,并對各種自然通風條件下(包括風壓作用、熱壓作用和風壓熱壓聯(lián)合作用通風三種形式)的數(shù)值模擬方法進行了有效性驗證,探索出模擬日照作用和風壓熱壓聯(lián)合作用的參數(shù)設置方法,為系統(tǒng)開展內(nèi)部風環(huán)境研究墊定基礎;2、在總結(jié)國內(nèi)外對室內(nèi)風環(huán)境舒適性研究成果的基礎上,結(jié)合超大跨城市穹頂內(nèi)部環(huán)境的特點,從換氣次數(shù)、熱舒適性和風速舒適性三方面出發(fā),提煉出適用于評估城市穹頂內(nèi)部舒適性的評價標準;3、不考慮外部風壓作用,考察了風口位置、風口高差、風口面積對內(nèi)部風環(huán)境的影響,通過125個算例詳細探討了通風量和風口參數(shù)之間的定量關系,由此給出基于熱壓通風換氣要求的風口面積和風口高差建議值,保證超大跨穹頂在理想熱壓通風下獲得舒適的內(nèi)部風環(huán)境;4、考慮外部風壓作用,依據(jù)大跨工程中常見的5類風口布置方案,對相應風口方案下的穹頂內(nèi)部風環(huán)境進行分析,對比給出適用于超大跨穹頂?shù)娘L口布置形式。通過27個算例提煉出穹頂內(nèi)部溫度場分布特點和內(nèi)部流場的流動規(guī)律;5、通過72個算例詳細分析了室外風速、風向、日照輻射、溫度等因素對內(nèi)部風環(huán)境的影響規(guī)律,研究表明對于夏季的哈爾濱地區(qū),風速4m/s的西南風是最有利的風條件。穹頂內(nèi)熱舒適度滿足率范圍為94%~98%,當來流風向與主進風口方向成90°~120°夾角時,內(nèi)部風環(huán)境最差。
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圖片說明： 設施形成如圖 1-1 所示的危害。目前對于風環(huán)境問題的研究，主要集中環(huán)境方面，但是人的一生有 80%以上的時間是處于室內(nèi)的[1]，室內(nèi)風環(huán)事實上更加重要。一般建筑由于室內(nèi)體量和開窗面積較小，在自然通風少出現(xiàn)不安全的風速，因此對于室內(nèi)環(huán)境的研究一般只關注于通風量和舒適性。而隨著目前大空間建筑的蓬勃發(fā)展，，建筑跨度已突破 300m 并級發(fā)展。當未來出現(xiàn)覆蓋局部城市區(qū)域的城市穹頂時，其內(nèi)部環(huán)境在滿氣和人體熱舒適性的基礎上，同樣需要關注自然風在千米級穹頂內(nèi)部的中是否也會引發(fā)相關的風環(huán)境問題。
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圖片說明： 城市穹頂以在穹頂內(nèi)部創(chuàng)造良好舒適的區(qū)域生活環(huán)境為目的，往往具有超大跨度。其跨度一般接近或達到千米量級，如休斯敦地區(qū)曾擬建造跨度1600m的超級穹頂，以及其他學者提出的跨度達1931m的Spantheon結(jié)構(gòu)等，如圖1-2所示。圖 1-2 規(guī)劃中的千米級城市穹頂千米級城市穹頂?shù)慕ㄖδ茏⒅貙^(qū)域環(huán)境的控制和影響，需要在穹頂內(nèi)部營造出貼近真實自然環(huán)境的區(qū)域空間。而自然通風因其環(huán)保無污染的優(yōu)點，是夏
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU119.5

【參考文獻】

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本文編號：2513084