[發(fā)明專利]改變建筑物結(jié)構(gòu)處的氣流的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380071940.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105431632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安娜·戴森;杰森·沃倫;邁克爾·阿米泰;彼得·斯塔克;阿吉斯·拉奧;愛(ài)德華·德莫羅;戴維·梅尼科維奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 倫斯勒理工學(xué)院
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;郝傳鑫

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)主張于2012年11月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/731,889號(hào)的優(yōu)先權(quán)，上述美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

彩色附圖

本專利或申請(qǐng)文件包括至少一幅彩色附圖。提出請(qǐng)求并交納必要的費(fèi)用后，可由專利局提供本專利或?qū)＠暾?qǐng)的帶有彩色附圖的公布文獻(xiàn)的副本。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究的聲明

本發(fā)明是在______的政府支持下完成的，獲得_____的嘉獎(jiǎng)。美國(guó)政府在本發(fā)明中可以具有某些權(quán)利。

背景技術(shù)

當(dāng)代的用于高層建筑物建造的方法代表了現(xiàn)代主流范例，在現(xiàn)代主流范例中，通過(guò)使建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量傳遞最小化來(lái)最大程度地使室內(nèi)空間與氣候環(huán)境相隔離。結(jié)果，他們趨向于全面依賴能源密集型機(jī)械系統(tǒng)來(lái)提供充足的空氣供給。此外，高層建筑物通常導(dǎo)致在建筑業(yè)中消耗非再生性材料，以通過(guò)基于固體的空氣動(dòng)力學(xué)修正(“SAM”)來(lái)滿足與風(fēng)相關(guān)的應(yīng)用(例如，減少斜風(fēng)響應(yīng)或者綜合風(fēng)能發(fā)電)的期望的空氣動(dòng)力學(xué)性能基準(zhǔn)，其中，基于固體的空氣動(dòng)力學(xué)修正通過(guò)改變諸如建筑物的形狀之類的結(jié)構(gòu)或幾何特征來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)材料的使用和輔助阻尼的添加來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)我們的環(huán)境主要包括流體時(shí)，常見(jiàn)的建造方法主要限制于通過(guò)使用固體建模來(lái)調(diào)查研究建筑物與它們周圍環(huán)境之間的相互作用。結(jié)果，高層建筑物的設(shè)計(jì)既依賴于基于固體的空氣動(dòng)力學(xué)修正(SAM)方法以滿足期望的空氣動(dòng)力學(xué)性能基準(zhǔn)，還依賴于改變建筑物的幾何形狀或者結(jié)構(gòu)性質(zhì)的技術(shù)(基于幾何學(xué)的空氣動(dòng)力學(xué)修正或“GAM”)，例如憑借材料以及輔助阻尼系統(tǒng)的使用來(lái)改變硬度。盡管這些技術(shù)確實(shí)提供了一條狹窄的成功之路，但是這些技術(shù)不能適應(yīng)變動(dòng)的環(huán)境條件并且還伴隨著實(shí)用樓層面積的減少以及總能量消耗的增加。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到前述問(wèn)題，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)和意識(shí)到積極地控制氣流以操控建筑物邊界層來(lái)獲得期望的性能水平的系統(tǒng)和方法的優(yōu)勢(shì)。

因此，在一種實(shí)施方式中，提供了一種在建筑物結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)位置處改變氣流的方法，該方法包括：在所述建筑物結(jié)構(gòu)的所述至少一個(gè)位置處產(chǎn)生第一氣流；以及利用所述產(chǎn)生的第一氣流改變?cè)谒鼋ㄖ锝Y(jié)構(gòu)的外部的第二氣流。

在另一種實(shí)施方式中，提供了一種用于在建筑物結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)位置處改變氣流的裝置，所述裝置包括：裝置外殼；以及在所述外殼中的流發(fā)生器，所述流發(fā)生器配置為在所述至少一個(gè)位置處產(chǎn)生第一氣流。產(chǎn)生的第一氣流可以改變?cè)谒鼋ㄖ锝Y(jié)構(gòu)的外部的第二氣流。

在又一種實(shí)施方式中，提供了一種建筑物結(jié)構(gòu)，該建筑物結(jié)構(gòu)包括在所述建筑物結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)位置處的裝置，所述裝置包括：裝置外殼；以及在所述外殼中的流發(fā)生器，所述流發(fā)生器配置為在所述至少一個(gè)位置處產(chǎn)生第一氣流。產(chǎn)生的第一氣流可以在所述建筑物結(jié)構(gòu)的所述至少一個(gè)位置處改變?cè)谒鼋ㄖ锝Y(jié)構(gòu)的外部的第二氣流。

應(yīng)理解，前述概念以及在以下進(jìn)行更為詳細(xì)地描述的其他概念(假設(shè)這些概念之間不相矛盾)的組合視為本文公開(kāi)的本發(fā)明的主題的一部分。特別地，出現(xiàn)在本文結(jié)尾處的聲明的主題的所有組合視為本文公開(kāi)的本發(fā)明的主題的一部分。還應(yīng)理解，在此明確使用的術(shù)語(yǔ)(也可能出現(xiàn)在通過(guò)引用而并入的任何公開(kāi)文獻(xiàn)中)，應(yīng)當(dāng)符合與本文公開(kāi)的特定概念最為一致的意思。

附圖說(shuō)明

技術(shù)人員要理解附圖主要用于舉例說(shuō)明的目的，而不是用于限制在此描述的本發(fā)明的主題的范圍。附圖不是必然成比例的；在某些情況下，可以在附圖中夸大或者放大顯示本文描述的本發(fā)明的主題的各個(gè)方面，以幫助理解不同的特征。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記通常指代相似的特征(即，功能上相似和/或結(jié)構(gòu)上相似的元素)。

圖1提供的示意圖示出了在一種實(shí)施方式中SAM與基于流體的空氣動(dòng)力學(xué)修正(“FAM”)的對(duì)照；

圖2提供的示意圖示出了在一種實(shí)施方式中通過(guò)憑借對(duì)邊界層的操作來(lái)影響建筑物的側(cè)風(fēng)的力譜，可以使用流體來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的阻尼；

圖3示出了在一種實(shí)施方式中的煙流顯形：(a)原始情況，(b)激勵(lì)γ＝60°,(c)γ＝180°,并且(d)γ＝180°以及θ＝120°；

圖4提供了在一種實(shí)施方式中的平均壓力系數(shù)的圖表，其中，未施壓(灰色)，施壓(橙色)，U_∞＝12m/s；

圖5(a)-5(b)提供的示意圖示出了在一個(gè)實(shí)施方式中，圓筒體的(a)幾何改變和(b)流體改變以及這些改變的三維風(fēng)速分布圖；