改变建筑物结构处的气流的方法及系统的利记博彩app
【专利说明】改变建筑物结构处的气流的方法及系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请主张于2012年11月30日提交的美国临时申请第61/731，889号的优先权，上 述美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
[000引彩色附图
[0004]本专利或申请文件包括至少一幅彩色附图。提出请求并交纳必要的费用后，可由 专利局提供本专利或专利申请的带有彩色附图的公布文献的副本。
[00化]关于联邦资助研究的声明
[0006]本发明是在__的政府支持下完成的，获得___的嘉奖。美国政府在本发明中 可W具有某些权利。
【背景技术】
[0007]当代的用于高层建筑物建造的方法代表了现代主流范例，在现代主流范例中，通 过使建筑物围护结构的能量传递最小化来最大程度地使室内空间与气候环境相隔离。结 果，他们趋向于全面依赖能源密集型机械系统来提供充足的空气供给。此外，高层建筑物通 常导致在建筑业中消耗非再生性材料，W通过基于固体的空气动力学修正（"SAM")来满足 与风相关的应用（例如，减少斜风响应或者综合风能发电）的期望的空气动力学性能基准， 其中，基于固体的空气动力学修正通过改变诸如建筑物的形状之类的结构或几何特征来实 现，或者通过材料的使用和辅助阻尼的添加来实现。
[000引当我们的环境主要包括流体时，常见的建造方法主要限制于通过使用固体建模来 调查研究建筑物与它们周围环境之间的相互作用。结果，高层建筑物的设计既依赖于基于 固体的空气动力学修正(SAM)方法W满足期望的空气动力学性能基准，还依赖于改变建筑 物的几何形状或者结构性质的技术(基于几何学的空气动力学修正或"GAM")，例如凭借材 料W及辅助阻尼系统的使用来改变硬度。尽管运些技术确实提供了一条狭窄的成功之路， 但是运些技术不能适应变动的环境条件并且还伴随着实用楼层面积的减少W及总能量消 耗的增加。
【发明内容】
[0009]考虑到前述问题，发明人已经认识和意识到积极地控制气流W操控建筑物边界层 来获得期望的性能水平的系统和方法的优势。
[0010] 因此，在一种实施方式中，提供了一种在建筑物结构的至少一个位置处改变气流 的方法，该方法包括:在所述建筑物结构的所述至少一个位置处产生第一气流；W及利用所 述产生的第一气流改变在所述建筑物结构的外部的第二气流。
[0011] 在另一种实施方式中，提供了一种用于在建筑物结构的至少一个位置处改变气流 的装置，所述装置包括:装置外壳；W及在所述外壳中的流发生器，所述流发生器配置为在 所述至少一个位置处产生第一气流。产生的第一气流可W改变在所述建筑物结构的外部的 第二气流。
[0012] 在又一种实施方式中，提供了一种建筑物结构，该建筑物结构包括在所述建筑物 结构的至少一个位置处的装置，所述装置包括:装置外壳；W及在所述外壳中的流发生器， 所述流发生器配置为在所述至少一个位置处产生第一气流。产生的第一气流可W在所述建 筑物结构的所述至少一个位置处改变在所述建筑物结构的外部的第二气流。
[0013] 应理解，前述概念W及在W下进行更为详细地描述的其他概念(假设运些概念之 间不相矛盾)的组合视为本文公开的本发明的主题的一部分。特别地，出现在本文结尾处的 声明的主题的所有组合视为本文公开的本发明的主题的一部分。还应理解，在此明确使用 的术语(也可能出现在通过引用而并入的任何公开文献中），应当符合与本文公开的特定概 念最为一致的意思。
【附图说明】
[0014] 技术人员要理解附图主要用于举例说明的目的，而不是用于限制在此描述的本发 明的主题的范围。附图不是必然成比例的；在某些情况下，可W在附图中夸大或者放大显示 本文描述的本发明的主题的各个方面，W帮助理解不同的特征。在附图中，相似的附图标记 通常指代相似的特征(即，功能上相似和/或结构上相似的元素）。
[0015] 图1提供的示意图示出了在一种实施方式中SAM与基于流体的空气动力学修正 ("FAM")的对照；
[0016] 图2提供的示意图示出了在一种实施方式中通过凭借对边界层的操作来影响建筑 物的侧风的力谱，可W使用流体来实现期望的阻尼；
[0017] 图3示出了在一种实施方式中的烟流显形：（a)原始情况，（b)激励丫 =60°,(C)丫 = 180°，并且(d) 丫 =180°W及目= 120° ;
[0018] 图4提供了在一种实施方式中的平均压力系数的图表，其中，未施压(灰色），施压 (澄色），U?==12m/s;
[0019] 图5(a)-5(b)提供的示意图示出了在一个实施方式中，圆筒体的（a)几何改变和 (b)流体改变W及运些改变的=维风速分布图；
[0020] 图6(a)-6(b)示出了，在一个实施方式中，具有水平喷口W及压力孔的FAM主体(a) 和GAM主体(b)的照片；
[0021] 图7示出了在一种实施方式中，压力系数作为FAM和GAM的范围（靠近吸气峰值的位 置)的函数而变化，其中，（a)为具有顶部围护结构，（b)为不带有顶部围护结构，Cb=O.6,0j = 113° ,0 = 75%其中，0J是人造射流相对于自由气流速度的方位角位置，而0是模式的方位 角位置；
[0022] 图8提供的示意图示出了在一种实施方式中，FAM如何影响室内环境的一种可能方 案；
[0023] 图9提供了的示意图示出了在一种实施方式中，改变后的气流如何重新界定建筑 物围护结构；
[0024] 图10示出了在一种实施方式中，与未施压的原始情况相比在阻力减少过程中施加 相对冲击的FAM模型，减阻率达45% ;
[0025] 图11示出了在一种实施方式中，在风桐中进行测试的圆筒体模型的内部视图，其 中，圆盘是用于提供人造射流的人造射流主动式流控制（"AFC'）激励器，所述激励器可W用 于产生不稳定的射流，在一种实施方式中，该射流W相对较小的能量投入改变经过主体表 面的气流；
[0026] 图12示出了在一种实施方式中，针对有限圆柱体的原始情况(baseline)和两种施 压情况，在下游的一直径的流向位置或者距圆筒体轴线10.16厘米(4英寸）的位置收集的立 体粒子图像测速（"Pir)数据，图中的颜色表示板外的速度，向量为板内的速度分量；
[0027]图13示出在一种实施方式中施加的人造射流，其吹气比为0.6,与自由气流速度呈 113度，左边的图显示了中部的方位角的无量纲压力分布，该分布为角度的函数，其中黑线 表示未施压情况，蓝色棱形图表示施压的结果，红线表示的是人造射流的位置；
[0028] 图14显示在一种实施方式中，表示缩小比例尺（1:200)的20层高的建筑物的模型， 模型顶部的楠圆形是5个由压缩空气(稳定施压)供给的喷射器，孔阵列是用于测量被射流 影响的表面压力的压力孔；
[0029] 图15示出了图14(着色前)所示的模型的顶端，其显示用于将压缩空气供给至喷射 器的软管；
[0030] 图16示出了在一种实施方式中，当未应用射流时图14所示的模型的顶部:气流(用 烟显影出的)在棱柱顶部的迎风边缘(从左向右流动)分离；
[0031] 图17示出了在一种实施方式中，当应用射流时图14所示的模型的顶部:气流(用烟 显影出的)贴附于棱柱顶部；
[0032] 图18示出了一张(非标准化的）图表，显示了在一种实施方式中射流的流速变化， 如该图表所示，随着射流的流速的增加，表面压力逐渐减小直到其到达、朝向模型顶端的背 风面，与完全不应用射流的值(如图例中的原始情况所示)相同；
[0033] 图19提供了在一种实施方式中，在401pm(升/分钟）下浮质流的速度矢量场的全局 视图，其中（a)原始情况，W及在(b)拉动模式，（C)推送模式，（d)拉-推模式下激活的D4V 4150的人造射流；
[0034] 图20(a)-20(b)示出了在一种实施方式中（a)矩形建筑物周围的简化的流型与(b) 具有集成流控制系统的建筑物的流型之间的对比；
[0035]图21提供了示出在一种实施方式中产生人造空气射流的设备的示意图；
[0036] 图22提供了示出在一种实施方式中的流场显影的示意图，所述流场显影示出了人 造射流和圆筒体模型周围的流场之间的相互作用；
[0037]图23提供了示出在一种实施方式中具有集成人造射流的扩散器的示意图；
[0038] 图24提供了示出了在另一种实施方式中具有集成人造射流的扩散器的示意图；
[0039] 图25(a)-25(b)分别显示在一种实施方式中，进气导管在具有和不具有用于减缓 分离的主动式流控制的不同情况下速度矢量场的示意图；
[0040] 图26提供的示意图示出了在一种实施方式中，建筑物围护结构的轴侧投影的示意 图，其中，建筑围护结构包括主动式流控制激励器，W控制建筑物围护结构的热传递来平衡 波动的气候条件和室内的机械环境；
[0041] 图27提供了在一种实施方式中，所述系统对于建筑围护结构的热传递的影响的示 意图；
[0042] 图28示出了在一种实施方式中在内部应用本发明的装置和方法的一个实施方式 的效果；
[0043] 图29提供了在一种实施方式中，用于控制建筑物周围的流型的资源和技术的简 图；
[0044] 图30提供了在一种实施方式中，用于提高建筑物集成风力满轮机功率输出的策略 的简图；
[0045] 图31(a)-31(c)提供了在一种实施方式中，在屋顶条件下通过主动式控制系统操 控风流的示意图，（a)显示使用用于立式风力满轮机结构的建筑物集成的主动式和混合式 流控制系统（"BIHFCS" );(b)显示使用用于邸式风力满轮机结构的BIHFCS;(C)显示使用用 于层叠的邸式风力满轮机结构的BIHFCS;
[0046] 图32提供了在另一种实施方式中，在屋顶条件下通过主动式控制系统操控风流的 示意图；
[0047] 图33提供的示意图示出了在另一种实施方式中，基于风力增强转子平台（"WARP") 的具有集成的风力满轮机的建筑物的截面；
[0048] 图34提供的示意图示出了在BIHFCS的一种实施方式中所述的集成化系统的几个 部件。
【具体实施方式】
[0049] W下对一种具有创造性的系统和方法的各种相关的概念和实现方式进行更为详 细地描述，其中所述系统和方法用于积极控制气流来操作建筑物边界层W获得预期的性能 水平。应当理解，由于披露的思想不限于任何特定的实施方式，因此上文引入的W及在W下 更为详细地进行讨论的各种概念可W通过多种方式中的任意一种进行实施。所提供的特定 的实施方式和应用方式的示例主要用于说明性的目的。
[00加]改变气流的方法
[0051] 在一种实施方式中，提供了一种改变在建筑物结构中至少一个位置处的气流的方 法，该方法包括:在所述建筑物结构中的至少一个位置处产生第一气流；W及利用所述产生 的第一气流改变在所述建筑物结构外面的第二气流。
[0052] 该建筑物结构可W包括任何类型的建筑物结构。例如，该建筑物可W是高层建筑 物、低层建筑物或者任何静态体。在一些实施方式中，虽然该建筑物结构是静止的，但该结 构可W在一个移动的平台上。在一种实施方式中，所述建筑物结构可W包括至少一个阻流 体。
[0053] 在一种实施方式中，改变所述气流的所述至少一个位置可W是所述建筑物结构的 一个或者多个位置。在至少一种实施方式中，措词"在位置处"（例如，在建筑物结构的位置 处)可W指在所述建筑物结构的内部、在所述建筑物结构上、和/或在所述建筑物结构的外 部。在一种实施方式中，所述位置可W是所述建筑结构的边缘。例如，所述位置可W是所述 建筑物结构的一个(或者多个)侧面、所述建筑物结构的顶部或者运两者。在所述建筑物结 构具有不含锐利边缘的几何结构的