超高层建筑中实施风能发电的数值模拟研究
文中以某一超高层建筑总为例,在大楼中部和上部设计了两个吸风口,并将放置四组风涡轮发电系统进行风能发电.由于该楼风能发电机周围独特的结构形状,外部气流在经过风能发电机吸风口周围和内部时,会发生复杂的风效应.风洞试验和计算流体动力学(CFD)数值模拟的结果表明，设计的放置风能发电机的洞口能产生约3.5倍的风速放大效应。本文采用计算流体动力学(CFD)以及计算固体动力学(CSD)的方法，主要研究吸风口内风场对风机荷载的影响。结果表明：随着来流风速的增加，吸风口风速明显增大，同时作用在吸风口及风力发电机的绝对压力也显著增大。大涡模拟准确地模拟到了气流切入风机发电机后的动态风荷载。由风荷载谱分析表明，气流切入风力发电机风荷载频谱与一般圆柱绕流的风荷载频谱存在差异。这主要是由于风力发电机本身旋转，造成绕流的分离点和涡脱落频率发生了变化。综合来看，三种切入风速下的荷载频谱存在一定相似性。在切入风为70m/s风速下，风力发电机所受到的绝对风荷载与其自重处于同一量级。由于吸风口的局部加速和整流作用，来流湍流经过吸风口加速后明显变弱，气流速度变得比较均匀，这说明来流湍流对吸风口内部的流场影响较小。
超高层建筑 风能发电 吸风口 风速放大效应 风荷载
李秋胜 张明亮 黄生洪 卢春玲
湖南大学土木工程学院 长沙410082;香港城市大学建筑系 香港 湖南大学土木工程学院 长沙410082 中国科学技术大学力学与机械工程系 合肥230026
国内会议
杭州
中文
222-225
2011-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）