高大空间通风气流组织2DPIV试验初探

水电站地下主厂房属于高大空间建筑,为了保障设备正常运转和工作人员正常工作,保证厂房内温度、相对湿度及有害气体浓度在允许的范围内．对其进行合理的通风气流组织设计是十分必要的。本文以鲁地拉水电站主厂房为例,创建1：50模型试验,创新性地采用2DPIV技术对主厂房内设计风口下的通风气流组织进行研究。研究表明,试验三种工况下（风速分别为0．84m／s,1．26m／s,1．67m／s）,射流轴心速度衰减变化趋势一致,其衰减程度随着与出风口距离的增大而增大。随着送风速度的增大,工作区风速的不均匀系数逐渐降低,流场的均匀性逐渐优化。随着风口间距的减小,工作区风速的不均匀系数逐渐降低,流场的均匀性逐渐增强。     

台风“梅花”影响下近地风脉动特性研究

由建立在上海东海岸边的40m测风塔对台风"梅花"影响过程中的风速、风向等信息进行了全程记录,获得了10m、20m、30m及40m高度处的实测数据。通过对湍流度、阵风因子、峰值因子等脉动风特性参数的分析表明:当风速较低时,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,但当平均风速超过其临界值时,湍流度和阵风因子基本不随平均风速而变化,两者的临界风速分别约为10m/s和12m/s;纵向和横向阵风因子随相应湍流度的增大而增大,并且通过最小二乘拟合得到了它们之间的经验公式;峰值因子(阵风持续时距t=3s)基本上不随10min平均风速的变化而变化,10m、20m和40m高度的各时段峰值因子的均值分别为2.21、2.12和2.00,峰值因子均值随阵风持续时距的变化关系与Durst研究结果较为吻合。     

强台风“黑格比”登陆过程中近地风场特性

为准确研究低矮房屋的风载特性,基于建造在强台风"黑格比"登陆地点的低矮房屋原型实测房,对强台风"黑格比"登陆的全过程进行了监测,获取了在强台风登陆过程中近地风场及实测房屋表面风压的实测数据。通过对台风登陆过程的风速及风向、阵风因子、湍流度、湍流积分尺度和风速谱等参数的分析,研究了强台风"黑格比"登陆时的近地风场特性,同时介绍了实测房屋及测压系统。结果表明:强台风"黑格比"的最大瞬时风速达到56.7/s,10m in最大平均风速为40.2m/s;台风登陆前,风速及风向脉动变化很大;台风登陆后,湍流度及阵风因子明显减小;风速变大,阵风因子与湍流度有减小的趋势;实测风速谱与von Karman谱吻合较好。研究结果将增进对强台风近地风场的理解和认识,可为今后改进低矮房屋的抗风设计提供参考。     

考虑人员逃生公路隧道火灾控制风速研究

公路隧道火灾人员逃生与控制风速关系密切。本研究基于PHOENICS软件,建立了矩形、圆形及马蹄形断面下二、三及四车道9种计算模型,选取了大客车(20 MW)及无载重货车(30 MW)2种火源释放率, 选取了2.0 m/s、2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s及4.0 m/s的入口风速共计40种主要常见火灾工况,考虑了纵向通风对人体极限温度承受值的影响,采用了杨涛修正的动态火源释放率曲线及周勇狄修正的克拉尼公式,选用了适当的人员逃生条件,给出了每种工况8个特征时刻的10个特征点的温度值及曲线图,给出了燃烧5 min、12 min、30 min后火源处的纵横断面温度云图及中轴面烟气云图,给出了对应于火源燃烧位置上下游8个特征位置下人员逃生的忍受时间与逃离时间。研究得出:在基于人员逃生条件下矩形断面隧道在火源释放率为20 MW时二车道控制风速为3.0 m/s,三、四车道均为2.5 m/s;30 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,圆形与马蹄形断面隧道在火源释放率为20 MW时二、三、四车道控制风速均为3.5 m/s,30 MW时二车道控制风速均为4.0 m/s,三、四车道均为3.5 m/s。在火灾发生1 min后,人员以1 m/s从火源上下游进行疏散均可安全逃生。     

偏热环境下气流对睡眠人体的冷补偿上限初探

认为人体长时间躺卧后的散热状态可近似模拟人体临睡时的散热状态,对长时间躺卧的人体进行气候室投票实验,探索人体在睡眠状态下达到热中性时的气流速度上限。实验中的温湿度工况根据受试者对热环境的可接受度、热感觉以及风扇使用的需求进行设置:当且仅当温湿度工况为30℃/70%时,所有的受试者认为该热环境可以接受而且需要使用风扇,同时觉得偏热。各工况的测试时间根据无风和有风工况下人体热感觉的稳定时间来确定。在实验过程中,受试者经历4个给定风速工况并投票,通过分析风速与热感觉投票、热舒适度投票、气流期望投票以及综合环境可接受入睡程度投票的关系,得到在30℃/70%的温湿度工况下,人体在睡眠过程中达到热中性和热舒适时的气流速度上限为1~1.2m/s。     

空调工况下空气柱送风仿真模拟与舒适度评价

本文对空调工况下空气柱(上送下回)送风的气流组织,温度场,速度场,空气龄进行了仿真模拟。结果表明。制冷工况下,送风温度为18℃、20℃,风速为3 m/s、空气柱高度为2~2.5 m时,单柱舒适区大小为21 m×21 m×1.7 m,区域ADPI值均大于80%,平均PMV值为-0.34,平均PDD值为8.67%。制热工况下(上送下回),送风温度为26℃、28℃、30℃,风速为2~4 m/s、空气柱高度为2~2.5 m时,区域ADPI值均大于90%,平均PMV值为-0.47,平均PDD为10.2%。单柱区域内制冷工况热舒适性优于制热工况舒适性。     

自然对流条件下垂直向上阴燃向有焰火转化的研究

为了解自然对流条件下垂直向上阴燃向有焰火转化的机制，对竖直放置实验体中的聚氨酯泡沫进行了阴燃实验研究。根据在此条件下的阴燃特点，建立了稳定阴燃时实验材料内部的气流速度模型和阴燃向有焰火转化时的临界风速判定表达式。实验分析得出：在稳定阴燃时实验材料内部的风速在0．001～0．0024m／s的范围内，在阴燃向有焰火转化时实验材料内部的临界风速在0．63～1．07m／s范围内。     

长距离渗透喷射式布袋风管送风均匀性实验研究

通过理论计算和实验研究,分别计算和测试了长度120 m渗透喷射式布袋风管内部动静压的分布,各管段的总送风量,孔口送风量和渗透送风量,在此基础上分析送风量不均匀度沿风管的变化规律.实验结果表明,在进口风速13.5 m/s,10.0 m/s和6.8 m/s三个工况下,进口风速为10.0 m/s时风管内沿程静压分布较稳定,静压及动压的计算值与实验值比较吻合.三种工况下各管段的总送风量和渗透送风量沿程增加,波动较大,但孔口送风量沿程波动较小.三种工况下的送风量不均匀度沿程增大.综合工程实际,可将10 m/s作为工程应用中的推荐进口流速.     

等温工况下分体空调送风动态化与人体热舒适实验研究

研究了分体空调动态化送风装置。频谱特征分析表明,该装置可在风口和人员活动区产生与真实自然风信号接近的动态气流。通过气候室实验研究了等温送风工况下,不同背景温度时人体对气流的需求,并比较了仿自然风与稳态机械风(简称稳态气流)对人体热舒适的影响。结果表明,在28℃和30℃工况下,分别采用0.4~0.6m/s和0.7~0.9m/s的风速可以满足人体热舒适需求;相比于稳态气流,仿自然风具有更强的冷作用和更好的接受度,60%以上的受试者喜好仿自然风。     

近地边界层台风观测及湍流特征参数分析

通过近海岸测风塔获取了台风达维(0518)、珍珠(0601)、派比安(0606)登陆过程中10m高度三维脉动风速数据,对近地10m高度平均风特性和湍流特性进行了分析和研究。基于台风观测结果,分析了不同来流方向和地貌状况下,风剖面指数值、摩擦速度、湍流度和阵风因子等湍流参数及其相关性。分析结果表明: 摩擦速度与平均风速呈正相关,摩擦速度随平均风速增大而增大;风剖面指数值随平均风速增大而减小;各方向湍流度随平均风速增大而减小;阵风因子与湍流度呈线性关系。通过拟合实测湍流参数相关性,提出了10m标准高度台风湍流度、阵风因子的计算式,可为台风多发区域低矮房屋的抗风设计提供参考.     

台风“苏力”近地风场脉动特性实测研究

利用设置在福建省霞浦县牙城镇的观测点,成功测得了2013年超强台风“苏力”的近地脉动风场数据,在此基础上对台风的湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱进行了分析。研究结果表明：湍流强度和阵风因子随平均风速的增大而减小,当平均风速大于10 m/s时,数值趋于稳定;台风风场的横风向、竖直向湍流强度分量显著增强,顺风向、横风向、竖直向湍流强度分量比值达到1∶0.8∶0.55;台风风场的湍流积分尺度离散性较大,与平均风速、湍流强度无明显相关性,实测的台风脉动风功率谱与von Karman谱比较接近。     

东南沿海登陆台风近地脉动特性分析

为了解我国东南沿海台风登陆过程近地面风场脉动特性,在浙江东海塘观测塔(120m高)实测了3次强台风（海棠（Haitang 0505）、麦莎（Matsa 0509）和卡努（Khanun 0515））登陆时段距地面不同高度处的脉动风速,分析了其顺风向紊流度和阵风因子。结果表明：近程台风登陆前,10m高度处顺风向紊流度和阵风因子与其他高度处的取值差异明显,而近程台风登陆后与远程台风登陆全过程的不同高度处顺风向紊流度和阵风因子差异较小,紊流度和阵风因子均随高度增加而逐渐减小;在A类场地下,近地面20m高度内顺风向紊流度以及40m高度内顺风向阵风因子的实测结果大于JTG/T D60 01-2004《公路桥梁抗风设计规范》取值,20m高度以上顺风向紊流度以及40m高度以上顺风向阵风因子的实测结果小于该规范取值,紊流度和阵风因子之间存在线性关系。基于概率统计算法的计算结果显示离地面不同高度的顺风向紊流度和阵风因子均服从极值Ⅱ型分布,采用基于概率统计的台风多发区紊流度、阵风因子取值较直接采用统计数据均值用于抗风设计更安全、可靠。     

近地面与超高空台风风场不同时距湍流特性对比分析

基于台风“海鸥”、“凤凰”、“蔷薇”和“莫拉克”的近地面风场和台风“凡亚比”、“鲇鱼”和“狮子山”的超高空风场实测资料,进行了近地面和超高空台风风场不同平均时距(3 s、1 min、10 min和60 min)台风湍流特性的对比分析,研究了边界层台风风场的湍流特性及其与平均时距的关系。研究表明：台风风场的平均风速、风向角随平均时距的增加逐渐趋于平稳;1 min和3 s平均时距风参数能较好地反映平均风速、风向角、湍流度和阵风因子尤其是风速较大时的脉动性和变化规律;近地面与超高空台风风场的不同时距平均风速的离散性和平均最大风速之间的比例相差较大;随着平均风速的增大,近地面与超高空台风风场不同时距湍流度和阵风因子的变化规律与离散性相差较大;日本风荷载规范(AIJRLB-2004)公式基本适用于我国沿海超高空台风风场顺风向湍流度的估计;当平均时距小于10min时,随着平均时距的减小,近地面和超高空台风风场的顺风向湍流度均比横风向减小得快;超高空台风风场的3 s时距顺风向湍流度均值略小于横风向,近地面台风风场的3 s时距顺风向湍流度均值大幅小于横风向。     

北京郊外近地面风场特性实测研究

基于北京延庆县某一近地风剖面观测点,观测获得了近地面冬季季风剖面实测数据,研究了近地风剖面的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、相干函数、湍流积分尺度和功率谱密度等风场特性参数,并与现行欧洲、美国、日本等相关国家规范进行了对比分析。研究结果表明：实测风速沿高度的变化规律除3.5m高度外,12.5m高度范围内实测结果与各国规范值基本符合;随着高度的增加,湍流度和阵风因子呈逐渐减小的趋势;实测湍流度结果与欧洲、美国、日本等相关规范湍流度取值较为接近,而与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》差异较大;10m高度范围内顺风向、横风向湍流积分尺度随着高度增加而增大,随着平均风速增大而增大,实测湍流积分尺度结果与国外规范值存在一定差异;随着测点间距增大,竖向相关性的衰减系数明显增大,且实测衰减系数结果与Davenport建议的衰减系数有明显差异;10m高度范围内各高度处的实测功率谱密度曲线基本一致,与已有经验谱有一定差异,但与Devenport谱接近。     

深圳平安国际金融大厦风致响应大涡模拟分析

运用一种新的湍流脉动流场产生方法模拟了三种风场的湍流边界条件,采用一种新的大涡模拟的亚格子模型,基于Linux系统下软件平台Fluent 6.3的并行计算技术,对深圳平安国际金融大厦进行了全尺寸、高雷诺数（高达10×10⁸量级）的数值风洞模拟。计算了三种风场下建筑表面平均、脉动风压及风荷载时程数据。利用惯性风荷载（IWL）法得到三种风场下深圳平安金融大厦的基底等效静风荷载以及结构顶部峰值加速度响应。分析了不同的湍流来流对结构风压系数、风荷载及加速度响应的影响。分析结果表明：三种来流风场条件下,深圳平安金融大厦周围风场相差较大,来流的湍流强度越高,建筑物前方的脉动风速越高;顺风向等效风荷载主要受平均风速控制,横风向等效风荷载主要受脉动风控制;湍流强度越大,横风向等效风荷载越大;中国规范建议的湍流流场下,深圳平安金融大厦10年重现期顺风向、横风向峰值加速度响应满足居住者舒适度要求。     

The effects of wind on people; New criteria based on wind tunnel experiments

Experiments on the effects of wind on people are described. About 40 people were involved in tests in a wind tunnel at the National Physical Laboratory. The wind tunnel was specially-adapted to produce gusty winds. The volunteers performed a number of everyday tasks at wind speeds of 4 and 8·5 m/s with and without turbulence. The steadiness and direction of walking were measured when the volunteers entered the tunnel and walked up and down. Forces on the ground were also measured. Six groups of volunteers gave subjective verbal assessments of wind conditions ranging from 4 to 12·5 m/s.From the experiments we have drawn conclusions as to what kinds of wind speed, gustiness and variation of wind speed are found to be tolerable, are found to affect performance, and are found to affect the people's balance while walking. We find people to be sensitive to variation in the wind so that previous criteria for acceptable wind speeds need to be revised downwards. New criteria are proposed to enable architects and planners to use wind speed and gustines data to predict whether wind conditions are likely to be acceptable or not.     

温州地区近地强风特性实测研究

为研究我国沿海地区的近地强风特性,基于设置在温州大学的风场观测点(离地约30m高),对台风“海鸥”影响温州时的风场状况进行了监测,获取了台风期间近地风场的实测数据。通过对台风影响过程的风速和风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风速功率谱密度函数和空间相干性等参数的分析,研究了台风“海鸥”影响温州时的近地风场特性。结果表明：台风“海鸥”的湍流度和阵风因子较大,顺风向和横风向湍流度接近;顺风向与横风向湍流积分尺度的均值分别为70.4m和66.6m;实测风速谱与von Karman谱基本符合;实测两点的脉动风速空间相干系数在零频率处与Shiotami经验公式计算结果一致。     

纵向风速对隧道细水雾灭火效果影响探讨

摘 要：为了探究细水雾和纵向通风共同作用下隧道内烟气运动情况,确定配置有细水雾灭火系统的隧道最佳通风策略。采用FDS建立了隧道细水雾数值模拟模型,分别计算了不同纵向风速情况下隧道内温度、有害气体浓度及辐射热通量的变化情况。结果表明：30 MW火灾规模下,烟气层在火源上风向15 m的喷雾区开始出现逐渐层降,烟气层下降至2 m以下;至300 s灭火结束时,上风向150 m内,烟气层全部下降至2 m以下。故火灾发生5 min后,人员疏散距离应大于150 m。对比相同通风风速下（1 m/s）细水雾施加前后辐射热通量变化情况得出,开启细水雾灭火系统25 s后,火源下游5 m处热辐射强度由6 kW/m2降至0。建议开启细水雾灭火系统时尽量保持隧道内1 m/s的通风风速。     

Profiles of mean wind speeds and vertical turbulence intensities measured at seashore and two inland sites using Doppler sodars

The authors’ group has been conducting full-scale measurements of wind velocities with Doppler sodars. It is very important to accurately assess the profiles of mean wind speeds and turbulence intensities in relation to terrain roughness. In this study, the profiles were evaluated for all data measured over a long period at a seashore and two inland sites. It is confirmed that for strong winds the profiles can be approximated by a single power law at altitudes between 50 and 340 m. The power law exponents of the mean wind speed profiles are approximately 0.1 for wind from the sea and 0.2-0.3 for wind blown over land. Those of the turbulence intensity profiles are approximately 0 and −0.2 to 0.4, respectively.