[砖源南环境 897229
可再生能源
高层建筑物屋顶风能利用的数值模拟
张东方陈宝明云和明
（山东省济南市临港开发区山东济南250101）
摘要采用CFD技术对不同集风墙形式的建筑的风环境进行数值研究，模拟各种墙型建筑周围的速度场，热后对一面集风培建筑上的集风填位置进行讨论与分析，我出合理利用风能的集风墙建筑。
关键词风能利用集风墙数值模拟
中图分类号：TM614
文献标识码：A
开发可再生的绿色能源是社会可持续发展的必由之路。风能作为可再生能源的重要组成部分，已受到世界各国的高度关注。在建筑环境中利用风能具有免于输送的优点，把风能与建筑结合成一体"，可以发展绿色建筑或零能耗建筑。本文以建筑环境中的风能利用为背景，采用理论分析、CFD 数值模拟的方法，分析建筑周围空气流动的基本状况，研究了在建筑环境中将建筑物上的集风墙作为风力强化与集中的载体时风速增强、风力集结的效果，为进一步的相关研究
奠定了理论基础。 1物理模型
当地面风绕过建筑物或建筑群时，将在其周用形成包括分离、再附、旋涡脱落和尾迹在内的复杂流场，其中会导致在建筑物顶部产生越顶气流，如图1中的气流1和气流3。正是由于建筑物的越顶气流，会使建筑物顶部地区风速增大，随着建筑物高度和密度的增加，屋顶风速变化也将明显加强，因此高层建筑物屋顶具有集风效果。在不影响建筑周围风环境舒适度的情况下，可以在建筑物屋顶上加风力强化和收集的载体，将风力机与建筑物屋顶上的风力强化和收集的载体有机地结合为-体，进行风力发电。为了加强集风效果，便于发电，本文在建筑物屋顶上加集风墙，然后开风润，进一
步强化风速，使得风能得到最大利用。 1.1计算区城
大气底层室外气流一般属于低速（亚音速)流范围，对外部气流而言，由于没有固定的边界，所以只能选取计算控制区域。计算控制区域一般取建筑物及其周围较大范围空间，本文为15Hx18Hx5H(H为平板型建筑的高度)三维长方体区域，如图2所示，采用混合四面体网格进行划分，在近壁区域加密网格。由于计算区域和平板型建筑在方向上均具有对
称性，故取一半进行研究。 1.2几何模型
本文所选取的平板型建筑的尺寸（长L为30m，宽D为 10m，高H为30m）如图9所示，图3-图8为平板型建筑物屋顶上加集风墙的各种形式。圆柱形建筑高30m，半径20m，
文章编号：1672-9064(2010)01-0084-03
图1风对单一矩形建筑物绕流示意图
图2计算区城
如图10所示。集风墙高度均为为5m，等截面通道出人口半径均为2m。
2计算模型和方法 2.1计算模型
对计算流域及建筑物表面采用的是四面体单元进行的非结构化和结构网格离散。在上述计算区城数值计算过程中，为了提高数值计算结果的精度和加速计算收敛，采用网格自适应技术。
为了提高网格划分质量，本文对分区网格划分进行分析，提出了一种较为简便的分区划分新方法，与常见网格的分区划分网格区别为，本文在CAD绘图软件中分区，减小了分区划分的难度，节省了时间；同时提高了网格质量，从而可以提高CFD软件的运行速度。其步骤为将区域划分为3块，中间区域为建筑物所在区域，然后在CAD中建立3块区域，然后用CAD中的修改中的三维操作中的对齐方式将3 块区域靠在一起。然后在CAD文件菜单下选择ASIS文件输出，导人网格划分软件中。在网格划分软件的volume菜单中选择uniterealvolumes子菜单，选择retain按钮，然后再选择 3个区域，按确定按钮，将会产生一个总区域volume4。再将 volume4用保留的3个区域分剂，选择spiltvolumes菜单，不选retain按钮，选connected按纽，按确定会产生3块区城，在区域交界处就只有1个面，因此在网格划分中不会产生隔离区。在两边的规则区域选规则的map网格，这样可以提高网格划分质量，减少计算机的运算量，提高运行速度，。中间区域为房屋区域可以画的细一点，因为中间为主要运算区域，而且区域小。2边区城大，网格可以划分大一些。
作者简介；张东方（1979~），男，山东日照人，山东建筑大学在读项士研究生。
2010.NO.1.
84