復旦光華樓的風洞的工作原理是什麼?
每次夏天,澡堂出來走過風洞,頭髮就會被大風吹乾。為何光華樓的風洞如此神奇?
像光華樓這樣的高層建築會顯著地改變局部的風環境,雖然具體影響得要靠CFD模擬或風洞試驗才能確定,不過倒是可以定性地簡單探討下光華樓周圍妖風帶的成因。
從校園的整體格局來看,光華樓顯得格外壯觀而突兀,除此之外周圍都是低矮的建築,因此我們可以暫且先忽略其他建築對光華樓周邊風環境的影響。
(圖是我隨手亂塗的,粗糙了點,就湊和著看吧…)
當風吹向高層建築時(圖一),氣流受阻,出現風速為零的滯點,動壓轉為靜壓,並在建築的迎風面形成正壓區。同時部分氣流繞過建築表面,在背風面形成負壓區。因為來流的風速隨高度增高而垂直遞增(邊界層效應),因而滯點的靜壓也隨之增大,會形成一個向下的靜壓梯度,從而地面上的人會感受到一股從上而下向下沖的高速妖風。這股妖風在和地面接觸後會因逆壓梯度而產生逆流,在建築的迎風側形成一個渦流區。因為光華樓東西兩側主樓和輔樓之間有兩條過道,這向下的妖風還會受迎風面正壓區和背風面負壓區的氣壓差的影響,從正壓區高速噴向負壓區,而在這兩條過道中形成兩股異常兇猛的「過堂風」(圖一)。
另外,由於狹管效應(圖二),氣流流經的截面突然變窄變小時,會出現壓力減小而風速迅速加快的現象(伯努利方程)。無論是光華樓雙塔之間的狹縫,還是主輔樓之間的過道,都會受這狹管效應的影響而導致風速的進一步增大。
不僅如此,當部分氣流受建築阻擋從建築的兩側繞過時(圖三),氣流在邊角處分離,產生旋渦,會在兩側形成很強的負壓區,使兩側風速隨之加大,特別是拐角處氣流會急劇加速。同時建築兩側的風速隨建築物高度的增加而增大,對光華樓這樣高的建築來說,這妖風就要更顯著些。
有時對高層建築來說還可能會形成一些很妖的渦旋,像近地面或許會出現馬蹄渦(圖四),側邊牆面也有可能會有錐形渦(圖五)。這些不知道在光華樓會不會有,我也就順帶介紹一下了。
上面的分析將周圍建築帶來的影響給忽略了,最後就稍微再談談這方面好了。光華樓周邊都是各種低矮的校園建築,一些研究表明,當高層建築的迎風區前面有低層建築時,近地面形成的渦流會比在開闊地面的情況下更為劇烈,而拐角處的風速也會顯著加速(圖六)。因而光華樓四周的低矮建築群很可能加劇了妖風效應。所謂的光華妖風帶應該就是上面一些效應的共同結果。是因為我蛋沒有建築學專業,被其他友校設計到位的忽悠了么
我發現只要是建築物之間有窄道的地方,颳風都非常酸爽。加國大平原每次颳風天氣,站在路口感覺自己要飛起來了。當年上海好像是掃到颱風尾,咱頂風冒雨去光華樓上課,一陣妖風刮來,差點躺倒在地上。撐傘根本沒有卵用,進教室的時候好像剛過完潑水節一樣。那堂課好多同學沒來,老師點名,我們來了的期末有加分2333
非建築專業,原理不知道,還不是為了給同學們省下吹頭髮的錢,每次洗完澡之後路過,頭髮幹了一大半我會亂說。
跑去洗澡時,在光華路樓親眼看到一個同學頂著妖風,連著兩次騎上自行車卻蹬不動,嘴裡還罵了句「MD不騎了」
大概就是老師說的風災吧。好多高樓都會有這樣的問題。
這種時候就需要人們在美觀大氣和舒適安全之間做個選擇了。建環汪,先佔個坑,流體力學學的不好,等我學了CFD模擬再來答。也不排除是設計的時候忘了計算,導致局部風過大。
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