[发明专利]一种风压图可视化的建筑设计方法

摘要

本发明涉及一种风压图可视化的建筑设计方法，对于优化建筑设计，建设节能环保型校园有显著的指导作用。风速和风向不可预测，但是通过一些科学的手段，技术的更新，可以使其跃然于眼前观察研究。而通过一些计算机的智能操作，就可以得出风压在不同高度的压力云图，以此来得出风压图可视化的建筑设计方法。通过这些得到的压力云图，可以直观的观察其分布情况，是一种非常好的风压图可视化的建筑设计方法。本文以我国南方地区的一所中学为例，通过探究其校区改造后的风环境情况，对改造方案做出评价。以此来对风压进行最大限度得调查和研究，更好的了解风压在建筑设计中的重要作用，以便捷于建筑设计，推进人类与自然的和谐共处。

主权项

一种风压图可视化的建筑设计方法，其特征在于具体步骤如下：(1)、将所测建筑物视为一个大的空间网格，所述大的空间网格的内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，或将若干个小空间网格根据需要进行空间重组；(2)、确立分析计算时所需要的建筑信息和环境信息，将所述建筑信息和环境信息输入计算机中进行风环境及湿度环境的模拟，得出整个空间的风压图分布数据；风‑压关系根据伯努利方程得出，风的动压为wp＝0.5·ρ·v²   (1)其中wp为风压，kN/m²，ρ为空气质量密度，kg/m³,v为风速，m/s；通过换算得出用风速估计风压的公式为：p＝v·v/1600，kpa或p＝v·v/1.6,pa (2)为求得风压w与风速v的关系，设气流每点的物理量不变，略去微小的位势差影响，取流线中任一小段dl，设w₁为作用于小段左端的压力，则作用小段右端近高压气幕的压力为w₁+dw₁；以顺流向的压力为正，作用于小段dl上的合力为：w₁dA‑(w₁+dw₁)dA＝‑dw₁dA (3)作用于小段dl的合力应等于小段的气流质量M与顺流向加速度a(x)的乘积；$-{\mathrm{dw}}_{1}dA=Ma\left(x\right)=\mathrm{\ρ}dAdl\frac{dv\left(x\right)}{dt}---\left(4\right)$$\stackrel{\·}{\·\·}-{\mathrm{dw}}_1=\mathrm{\ρ}dl\frac{dv\left(x\right)}{dt}---\left(5\right)$式中ρ为空气质量密度，它等于γ为空气单位体积的重力；g为重力加速度；∵ dl＝v(x)dt (6)代入上式得：dw₁＝‑ρv(x)dv(x) (7)$\∴w_1=-\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{v}^2\left(x\right)+c---\left(8\right)$式中c为常数，根据伯努利方程，气流在运动过程中，它的压力随流速变化而变化，流速加快，则压力减少；流速减缓，则压力增大；当v(x)＝0,则w₁＝w_m，代入上式得：c＝w_m                         (9)当风速v(x)＝v，w₁＝w_b，则式(8)变成：$w_b=w_m=-\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2---\left(10\right)$$\∴w=w_m-w_b=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{v}^2=\frac{1}{2}\frac{\mathrm{\γ}}{g}{v}^2---\left(11\right)$(3)、在采光模拟软件平台上，利用插件导入步骤(2)所得和风环境以及湿度环境模拟所得出的压力云图分布数据进行二层模拟；(4)、再根据步骤(3)所获得的数据信息对每一个小空间网格进行计算，所求得的数据就作为将来建筑风压图的参考；(5)、在计算机中软件进行房间数量和属性的设置，通过软件分析模拟，得出风压模拟数值，那么空间布局中的风压图在不同高度分布情况就可以被肉眼观察和研究了；(6)、最后根据要求，对建筑进行功能布置的分析，在分析中将属性相同的功能区尽可能的集中于一体；(7)、通过计算机技术的应用，可视化方法的使用，使风压图分布变成图像显示，可直观的观察风压在不同高度的分布，便于我们调查、研究。