城市典型气象日的热气候风洞复现性实验研究

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基于丰富的建筑气候资源,亚热带地区建筑具有优越的被动蒸发冷却自然条件。针对被动蒸发冷却效果的高效性,提出了该地区建筑表面被动蒸发冷却问题。在建筑中,围护结构蓄水热量传递现象十分常见。我国南方地区很早就有蓄水屋顶、植被屋顶,攀延植物覆盖墙壁等做法,其实质是被动蒸发冷却技术在建筑中的应用。   低速风洞技术是研究建筑被动蒸发冷却问题的一个重要手段,风洞内部良好的速度场及温度场分布是进行建筑表面被动蒸发冷却现象及其传热过程研究的前提。对风洞内复现性实验研究则可以更好地对风洞加以应用,为在风洞中进行的材料表面蒸发等后续试验打下良好的基础。因此必须对风洞的运行规律及其影响因素进行试验研究。   本文的主要工作有:   应用风洞技术,在热气候风洞试验台中可以重现某一地区气候环境的基础上补充和完善了风洞内小时间步长的典型气象日数据以便可以更好的在热气候风洞中加以应用。   对广州典型气象日在夏季工况下的复现实验进行了研究,并对影响各气象要素复现的因素进行了统计分析。分析表明,夏季工况下室外气象要素对典型日气候要素在热风洞中的复现存在一定影响,在室外气象要素的影响下温、湿度实测值在其设定值附近波动。在回归分析中,可以看出室外气象要素均未能进入风洞内气象要素实测值的回归方程。   对处于不同气象分区的广州、上海、北京三地的夏季典型气象日在不同季节工况下复现进行了实验研究,并对南宁典型日在有荷载及无荷载两种工况下在热气候风洞内的复现情况进行了实验及对比分析。试验表明在冬季工况下,上述三地典型气象日气象要素实测值的标准差均小于其它季节,即室外因素对实测值标准差存在影响。但在回归分析中,室外气象因素未能进入风洞内实测值的回归方程。对比有荷载及无荷载工况可以看出,有荷载工况下湿度实测值标准差大于无荷载工况下的湿度实测值标准差,且在回归分析中辐射对湿度实测值的影响权重变大。   对试验中出现的起始时刻、时间步长、人员扰动等其它影响因素进行了试验研究。通过了最佳试验周期,数据输入的时间步长,对风洞应用进行了优化。试验表明,在傍晚及午夜为起始时刻时湿度及温度实测值的标准差最小;输入数据的时间间隔为1分钟时各气象要素实测值标准差最小;实验的最佳周期为2天;在存在人员扰动情况下,湿度实测值波动较湿度实测值波动要大。
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