269 扩压风道型建筑风能利用探讨

《269 扩压风道型建筑风能利用探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、扩压风道型建筑风能利用探讨山东同圆设计集团潘雷，李刚山东建筑大学陈宝明摘要目前建筑风能利用主要集中于对三种基本的风能集中器型式风能场特性的研究。本文由扩散型风力机的原理，构想了一种新型风能利用建筑型式——扩压风道型建筑，本文探讨了扩压风道型建筑的特点，并对影响其风能利用的因素（扩散角α、建筑尺寸、来流偏向角β）进行了数值模拟，通过分析可以看出扩压风道型建筑能够强化风速及风能密度，是一种有效的风能集结建筑。关键词：扩散型风力机扩压体型建筑风速场风能密度数值模拟StudyofWindEnergyUtilizationinthePressureExpa

2、ndingTunnelBuildingPanLei1，ChenBaoming2，LiGang11JinanTongyuanArchitecturalDesignInstitutionCO.LTD,Jinan,Shandong,2500012ShandongJianzhuUniversity,Jinan,Shandong,250101Abstract:Atpresentstudyofwindenergyutilizationinthebuiltenvironmentismainlyfocusedonthethreebasicaerodynamicc

3、oncentrators.ThisthesisanewformofwindenergybuildingbasedonDiffuserisbroughtforward.Thispaperattemptstoanalyzeperformanceoftheconcentratorwiththechangeofdiffuserangleα,buildinggeometry,andyawangleβ.Sothepressureexpandingtunnelbuildingisaneffectivewindpowerconcentratingbuilding

4、.Keywords:diffuseraugmentedwindturbine,pressureexpandingtunnelbuilding,windfield,windpowerdensity,numericalsimulation1概述风能可以显著减少矿物燃料的消耗，温室气体的排放，以及传统能源对自然生态的破坏。在建筑环境中发展风力发电有免于输送的优点，可以发展绿色建筑或零能耗建筑。城区建筑环境中的风场有紊流加剧、风速降低的特点。因此，风力强化和集中的问题需要得到解决。目前国内外对建筑风能利用主要集中于三种基本的空气动力集中器：非流线体型、平

5、板型和扩散体型建筑的研究[1][2]。本文对一种新的建筑型式——扩压风道型建筑的风能利用进行了探讨，采用数值模拟分析了其风速场、风能密度场，比较了在不同风向条件下风能利用的情况，并对这种型式的建筑如何更好的利用风能，提出了设计意见。1三种基本的空气动力集中器模型的研究将建筑物作为风力强化和收集的载体，将风力透平与建筑物有机地结合成一体，进行风力发电，这种风力透平称之为建筑增速型风力透平（BAWT）。根据风力透平所在位置的不同，BAWT有三种不同的类型[3]，分别是位于建筑物上，位于扩散体型建筑物之间，以及位于建筑物的通道内。根据市区由于建筑物的干

6、扰，风速低和紊流加剧的特点，建立空气动力学集中器，目前可借鉴三种：Diffuser型、Flatplate型和BluffBody型，对于这三种基本型式的建筑模型，国内外已经进行了大量的理论和实验研究[1][2]。2扩压风道型建筑风能利用探讨2.1扩压风道型建筑模型的构造及风力集结特点20世纪50年代，我国著名科学家钱学森提出了“风洞风车”的概念[4]，即利用附加的扩压器（Diffuser），在叶轮的后部造成一个低压区，从而增加通过叶轮的空气流量，达到提高风力机效率的目的。与一般的水平轴风力机相比，这种结构不仅能使流经风轮的风速提高，增加输出功率，而

7、且可以增加系统的抗风能力，如图1所示。增压管收缩管中央圆管扩压管发电机叶片回转体图1扩散型风力机扩压风道型建筑就是基于扩散型风力机的原理的一种建筑型式，如图2所示。这种建筑型式有以下的特点：1、扩压风道型建筑借鉴了扩散体型（Diffuser）风力机的风能利用原理，利用建筑形体，在两楼之间形成的风道，进风口收缩，风速增大；出风口向外扩张，风速减小，静压增大。由于狭管效应，流经叶轮的风速提高，增加了输出效率。2、扩压风道型建筑造型简单，结构容易实现，易于布局规划，与周围建筑环境相协调。3、与其他利用风能进行发电的建筑一样，由于风机的运转，不可避免的造

8、成噪声、视觉上的污染。同时，由于建筑对风的集结效应，使得建筑的风荷载增大，对建筑的结构提出了更高的要求。这些建筑技术方面遇到的困难，是风