Weibull统计特性风速条件下自然通风实验
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2020-01-10
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中国科技论文在线
Weibull 统计特性风速条件下自然通风实验
王 亮，谭洪卫，余元波
(同济大学机械与能源工程学院，上海 200092)
摘要：采用双参数 Weibull 统计模型对室外逐秒风速进行了拟合，结合频谱特性分析对实测
自然风的典型性进行验证，并考虑到风向对通风效果的影响定义了风向因子参数。通过实际
自然风条件下模型比例为 1:10 的通风实验，对自然风特性参数，包括尺寸因子、形状因子
及风向因子对自然通风效果的影响进行了研究，并建立了相应的影响模型。研究结果表明：
逐秒自然风风速统计分布服从双参数 Weibull 统计模型；实际自然风条件下，通风效果随
Weibull 分布的尺寸因子及风向因子的增加而加强，随形状因子的增加而减弱。
关键词：Weibull 分布；自然通风；模型实验
中图分类号：TU834.1 文献标志码：A
Natural ventilation experiment under Weibull distribution
characteristics wind speed condition
Wang Liang, Tan Hongwei, Yu Yuanbo
(College of Mechanical and Energy Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract: Two-parameter Weibull distribution model was used to fit the outdoor wind speed by second.
The typicality of the wind data measured was verified according to the spectrum analysis result. And
the wind direction factors were defined, according to the influence of natural wind direction on the
ventilation. The influence of the parameters, including size factor, shape factor and wind direction
factor, on natural ventilation was studied by experiment with 1:10 model geometry scale. And the
influence model was set up. The result shows that: the outdoor wind speed by second was subjected to
the two-parameter Weibull distribution model; the natural ventilation effect was strengthened with size
factor and wind direction factor increasing and weakened with shape factor decreasing.
Key words: Weibull distribution; natural ventilation; model test
随着全球对建筑节能的重视，自然通风作为一项重要的节能技术得到了重点关注
[1-2]
。
自然风受建筑条件、气象条件、地形条件等诸多因素影响，呈现较强的随机性及非线性特征。
Visagavel 等采用 CFD 方法对开窗面积变化对自然通风效果的影响进行了研究
[3]
。李玉国等
[4]
应用非线性动力学理论对自然通风的多解问题进行了研究。Bastide 等
[5]
应用数值方法对建
筑内不同区域自然通风效果的差异性进行了研究。Gao 等
[6]
通过 CFD 及实验的方法对开口
形状对住宅建筑自然通风的影响进行了研究。Yin 等
[7]
考虑自然通风的多解现象，并对自然
通风在中国不同地区的利用潜力进行了研究。以上研究基于恒定来流条件，而对于实际变动
自然风速条件下的研究相对较少。变动风条件下研究方面，Cheng 等
[8]
应用 CFD 方法生成
逐秒风速边界条件，并应用 LES 模型对变动风速条件下建筑自然通风进行了数值模拟。
Economidou 等
[9]
基于通风理论对瞬态风速变化对建筑自然通风效果的影响进行了研究。
Yuan 等
[10]
采用非线性动力学理论对自然通风风速及热源强度变化对建筑室内温度场的影响
进行了研究。Wang 等
[11]
采用 4 种理想非稳态通风模型结合实验验证方法对变动风速下多开
口建筑通风效果进行了研究。
目前对于变动风速条件下自然通风的研究多采用 CFD 方法及计算机随机数法确定风速
风向条件
[6]
，或采用简单的矩形波、正弦波风速条件
[12]
。由于实际自然风存在强烈的随机性
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20090072110016)
作者简介：王亮(1984-)，男，博士研究生，主要研究方向为建筑自然通风
通信联系人：谭洪卫，教授，主要研究方向为建筑节能，Email：[email protected]
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