[发明专利]改变建筑物结构处的气流的方法及系统

说明书

相关申请的交叉引用

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。

彩色附图

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。

关于联邦资助研究的声明

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以具有某些权利。

背景技术

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，以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。

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)方法以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”)，例如凭借材料以及辅助阻尼系统的使用来改变硬度。尽管这些技术确实提供了一条狭窄的成功之路，但是这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以及总能量消耗的增加。

发明内容

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以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。

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；以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。

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；以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。产生的第一气流可以改变在所述建筑物结构的外部的第二气流。

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；以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。产生的第一气流可以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。

应理解，前述概念以及在以下进行更为详细地描述的其他概念(假设这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

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，可以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，以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)。

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；

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，可以使用流体来实现期望的阻尼；

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γ＝60°,(c)γ＝180°,并且(d)γ＝180°以及θ＝120°；

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(橙色)，U_∞＝12m/s；

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)流体改变以及这些改变的三维风速分布图；