摘要
传统化石能源的大量使用导致环境污染日益严重，风能作为一种可再生的清洁能源逐渐被人们所重视。对于紧凑的城市环境，如何在建筑群规划中利用风能，一直是实现城市可持续发展的一项重要内容。城市的不同形态会影响城市中风环境的变化，城市中的高层建筑会对风产生加速效应。各国规范中关于风力发电机的安装位置大多只适用于单体建筑。但是由于城市建筑的形态的复杂多变，对不同形态下的建筑群风能的利用缺少相关参考依据。因此，本文采用数值风洞模拟，对不同形态下的建筑群中的风环境进行分析，来研究城市形态对风能潜力的影响。全文的主要内容如下： （1）数值模拟的可行性验证，采用数值风模拟分析对空场下大气层自保持进行验证分析，在此基础上通过数值模拟对比了在不同网格划分方法下对CAARC标准建筑模型表面平均风压、网格划分效率以及计算效率的影响，同时还分析了不同数值湍流模型下对CAARC模型表面风压的影响。基于数值模拟结果，使用多面体网格划分方法在钝体绕流数值模拟中具有良好的计算效率和计算精度。 （2）采用数值模拟分析，对单体高层建筑截面为矩形的4×4建筑群在不同密度、长宽比、高差和布局形态下中心通道处的加速效应进行分析，确定不同工况下最佳的聚风效应。在此基础上通过对建筑中心通道处、Z=0.93H和Z=1.03H位置处的风力密度和湍流强度进行分析，确定湍流强度小于0.16和风力密度较大的区域，为城市建筑群A类风力发电机安装位置提供参考。 （3）采用数值模拟分析，对单体高层建筑截面为矩形的4×5非平行建筑群中心通道处的风速进行分析，确定非平行建筑群在不同角度排列下对中心通道处风加速效应进行分析，通过分析中心通道处水平剖面和垂直剖面的速度大小，以此来确定最大速度出现位置。研究结果表明，建筑群收敛排列时，在75°角度的建筑群排列风速最大。发散排列时，165°时出现最大风速。同时还分析了不同角度排列下的建筑群中心通道处垂直速度的大小和湍流动能的大小。为非平行建筑群在不同角度下风力发电机安装位置提供参考。
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