空气动力学和微环境研究

项目简介

项目概况非常感谢俞金晶将以下内容授权英国建筑联盟学院研究团队：俞金晶，马也旻， 点击下方视频建议选择超清 建筑的首要目的之一是给人维持一个舒适环境的庇护所。然而，持续的自然和人为因素的变化对人的舒适度产生了互动式响应的需求。直到今天使用空调系统来调节室内空间舒适度是比较普遍的方式设计理念但本论文研究根据流体动力学和自然通风率计算的引导方式和技术提出以风引起的自然通风作为更好的选择在多个室内微环境中响应人的使用流动变化。提出的论点是通过封闭空间的形态演变和混合形态的构建系统一起实现一个整体性能驱动的建筑。整个系统的设计是基于自然通风能平衡人的舒适度的基础上展开的主要运用遗传算法有限元结构分析和适应性材料测试等技术，分别解决建筑形态空间特色曲面细分和动态感应自然通风的原理方法及其数学公式作为风引起的对流通风的基本概念被运用到设计过程中流体计算动力学是本研究的基础遗传算法即形态计算演变的过程是根据的计算结果逐步优化的建筑形态其中研究的类型是定量的；有限元结构分析被用于形态几何物理分析和受空气动力限制的组件和整体结构性能设计的过程中；计算控制系统中包括接受湿度，温度和风压强感应器的数据和计算分析数据的代码，控制材料的性质从而满足空间质量变化的动态需求在材料研究中，记忆合金和木材的合成方法为整个系统提供了应用可行性 建筑形态进化材料运用遗传算法： 在自然界中，自下而上的涌现现象通常是形式出现的原始策略。压力诱导自然通风作为遗传算法的准则，用于结合涌现和行为演化。以一个简单的形态作为开始，根据预先确定的信息开始发育演化。在我们的案例中被定义为三个不同的空间形态，根据压力的不同，组织空间结合方式以及形态的逐步演化的过程为进化过程系统的复杂性不单来自单个组件的复杂性同时包括复杂的规则设定功能布局在生物学中，这种规则被命名为基因组的行为，在内部和外部因素共同作用下，进化的基因组是通过突变和自然选择以实现更高的效率和更好的表现。 将表面上的控制点视作基因，控制点可以在一定的三维空间内移动以产生不同的形态变化。通过原始基因和突变基因的繁殖，产生了个种群，将每个种群通过计算机流体分析对通风流速和湍流强度进行性能评估。第一个衡量标准是根据单向为环境融合的风在表面上形成高压强差以增强室内的通风流速和准确的开口位置的设置；第二个衡量标准是根据建筑形式的外部形态尽量减少两侧和背侧湍流动能来确保流出的流体不被影响。在场地和功能的定义下，考虑空间体积，基座面积和高度限制的情况下，有三个高效率的形式作为潜在的最终形态被选出。 技术创新 复合材料的组件特性： 组件动态部分的概念来自有重叠区域的花瓣，重叠区域可以减小由风引起的振动。复合材料组件动态的为被切割图案并可弯曲的胶合板，和两组包裹有绝缘套管的记忆合金，分别控制组件开口的打开和关闭，并连接到低电压电源。同时用绝缘和软性的薄硅胶来封住胶合板层的开口图案，将记忆合金夹在胶合板和硅胶中间。设计特色的形状记忆合金在度的热处理下得到具有圈和整圈曲率的初始形态 。此外，根据杨氏模量的物理方程，促使变形的应力与弯曲曲率的胶合板长度变化是成正比的。同时截面积的大小取决于切割图案的密度及厚度除以胶合板的原始长度。通过进行不同的切割模式试验，预测在现实情况下，想要实现弯曲形状需要约直径为设计特色条形状记忆合金串联，并与毫米的胶合板结合。 通过组件对风速控制来实现人体舒适度的需求。根据计算流体动力学实验设置和测试来确定组件的尺寸范围。合适的风速是从外侧的设计特色。此外，为获得更高效率的空气流量计算，通过的开口应该是单向的。最初对组件的剖面进行了测试，同时组件的最大尺寸由于双向气流的在一定程度上的影响也被最大可能性的测试。只要保持进风口面积和出风口面积在的关系，就可以将，同时构件的边界和深度不受风速变化影响设计特色 设计实践应用 在对人体舒适度需求以及材料的研究之后，选择了巴西的彼得罗利纳进行了不同的建筑尺度设计应用测试，亭子尺度和中高层尺度。高度的中高层设计中有办公，居住，商业和娱乐等公共空间等功能，同时通过有效内部空间组织，根据不同的功能将不同组件形态选择性的运用到整个建筑表皮的不同位置，以通过自然通风实现每层功能不同的微环境需要。 整个建筑的建造方式可以通过先进的电脑数字控制完成的，每一个木片的尺寸和节点的角度都不同，因此在电脑中对木片进行分类和数据编辑，通过设计特色精确的切割后，可按照编号迅速的进行装配。最终选取了建筑的一部分按照的比例来建造片不同尺寸的木片和个不同角度的节点进行天记忆合金装配。按照这种建造方式，预计整个建筑可在一年内建造完毕。 ， 整个硕士课程设置中，个人认为设计特色最吸引我的地方是让建筑与不同的学科交叉，产生意想不到的结果，比如目前将建筑与机器人方向结合在一起，有个毕业设计设计了在城市里可以租用的感应小车，同时小车可以自主形成空间，十分的有意思。像我在的专业的材料方向，有研究自然现象再分析测试材料性质，再运用到建筑当中去，同时也将遗传算法等技术运用到设计过程中。对我影响比较大的是导师对学生设计思维的引导。在设计过程中总是被问到为什么而纠结。因此设计背后的逻辑再次的被强调