模拟光环境系统的研制

研制一套用于视觉工效试验的模拟光环境系统,以模拟外界自然光的变化,并实现光照度的无极调节功能。经过系统的工程设计和软件仿真,在目标照明区域内,围绕照度、均匀度和色温等光学指标,研制而成工效学试验用的模拟光环境系统。该系统由光学子系统、结构子系统、电气控制子系统和冷却子系统组成。测试结果表明,该系统的照度范围、均匀度、色温、视觉效果及温升值等指标均符合系统研制要求。借助该系统,可开展显示设备(系统)的光环境适应性研究、人眼视觉适应性相关研究。此外,还可开展人眼视觉感知训练。

水稻群体光环境模拟研究进展与前景

对水稻群体光环境模拟研究中应用的改型与数学模型方法及其相应的研究进展进行了综述,认为应用计算机3D模型进行研究具有直观,精确等优点。应当将改型方法的真实性、数学模型方法的归纳性与3D模型的精确性综合到一起,取长补短。并提出了以改型实验提供参数建立3D模型并相互验证,再归纳为数学模型的技术路线。

毗邻隧道洞口遮阳棚光环境及二次污染数值模拟

隧道群中毗邻隧道的照明与单体隧道照明有着显著差异。为减少白天毗邻隧道洞口由光照强度差异引起的交通事故,在公路隧道洞口采用遮阳棚的减光措施,可起到良好的减光效果,满足驾驶员的视觉特性,但往往结构形式较封闭,上游隧道洞口污染物易窜流到下游隧道进口形成"二次污染"。以毗邻隧道为背景,构建了底部两侧镂空、上方封闭的遮阳棚模型,利用光模拟计算软件Daylight Visualizer分析了毗邻隧道洞口的亮度变化规律及遮阳棚的减光效果;以标准k-ε双方程的三维紊流模型及多组分扩散传输为物理计算模型,采用Ansys Fluent流体分析软件数值模拟了无遮阳棚和有遮阳棚两种情况下,毗邻隧道洞口污染物的扩散情况。结果表明:所构建的遮阳棚(透光率30%)能大大减少隧道内与隧道间路面照度的差值,与较封闭遮阳棚相比,能更好地改善隧道洞口污染物的扩散。

基于全年动态光环境模拟条件的穿孔金属表皮参数对室内天然光环境效果的影响

穿孔金属表皮因其孔洞能够透光透风,而且具有半透明的美学效果而被建筑师广泛使用。但是由于金属表皮的存在,在遮挡太阳直射光的同时也减少了进入建筑内部的天然光,可能导致照明能耗的增加。随着人们对环境问题和建筑节能的日益重视,天然采光的研究、开发和利用已经成为国内外可持续发展的一种趋势。金属表皮作为一种可再生材料,价格不菲,本文通过对其技术参数的控制,达到相应的节约能耗的作用,充分发挥材料的价值。结合新的天然采光评价指标(DA,UDI,sDA300/50%,均匀度,UGR/DGI),在全年动态光环境模拟条件下,对穿孔金属表皮室内自然光环境进行探索。通过控制设计中的参数变量,如穿孔金属表皮的穿孔率、孔径大小,发现穿孔率大小对室内光环境效果影响较大。同时在此种模拟条件下,得到结论为当孔隙率在15%~20%之间时,室内综合采光效果最佳。

典型历史时期晋西窑洞民居光环境的模拟研究——以临县西湾村为例

为了探究晋西窑洞民居在典型历史时期对光环境的适应演变过程,同时为传统窑洞民居光环境问题提出解决办法,故此对晋西窑洞民居进行定量研究.在实地测绘和调研走访过程中,将晋西传统窑洞民居根据时间序列分为4个典型时期,共6个典型窑洞民居案例,基于ECOTECT模拟并且进行定量研究.采用采光系数、照度和采光均匀度对6个案例的光环境展开讨论,并结合案例实测数据进行平立面量化,分析其在时间演变下对光环境的适应关系.研究表明:通过模拟,在时间的序列下晋西窑洞民居对光环境的适应性是增强的;通过定量测绘,晋西窑洞民居在平面规模和立面开窗洞口面积做出了相应的调整,进而影响窗地比这一数值的增大,其数值决定了光环境适应性.

基于全年动态光环境模拟条件的典型阅览空间参数设计研究

天然光环境是阅览空间重要的因素,其质量的好坏对阅读的效率、人眼的健康均有重要的影响。因此在阅览空间的设计过程中需着重予以考虑。现阶段我国实行的《建筑采光设计标准》(GB 50033—2013)以采光系数(DF)作为评价标准,但该系数的局限性已被国内外研究者论证多次。我们结合新的天然采光系数(DA,CDA,UDI),在全年动态光环境模拟条件下,对典型阅览空间进行探索。通过控制设计中的参数变量,如阅览空间的进深、层高、采光形式、开窗方式,发现南向采光进深18 m、层高4.5m时采用水平长条窗能够有效增加全年阅览空间中可利用天然光的空间。并且,将窗地比控制在0.12左右,可最大程度地降低UDI_(<100 lx)[50%]与UDI_(>2 000 lx)[50%]的空间占比。

不同光环境对麻栎和刺槐幼苗生长和光合特征的影响

通过搭建遮阳棚设置3个光照强度,模拟森林幼苗生长的林缘、林窗和林下光环境,研究麻栎和刺槐幼苗形态结构、光合特性、生物量积累及其分配对不同光照强度的响应。结果表明,极度弱光环境限制了幼苗的株高、基径、总叶面积、冠面积、叶面积指数和总叶数等形态指标的增长,与全光环境相比,适度遮荫有利于幼苗的形态生长,光照对麻栎形态的异速生长曲线影响较小,刺槐较麻栎的曲线变化更明显一些,弱光降低了异速生长指数。随遮荫程度的增加,麻栎的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度逐渐降低,刺槐的净光合速率则在适度遮荫下最大,两者的光能利用效率均显著增大,水分利用效率先升后降。随光照强度的减弱,麻栎各器官的生物量积累降低,叶面积比率的增加和根冠比的减少有利于增加光能的捕获,而刺槐的生物量积累和分配则在适度遮荫下达到最优;各叶绿素含量均显著上升,而叶绿素a/b则逐渐下降。麻栎和刺槐显示出不同的生存策略和光利用策略,在一定程度上可以揭示它们在阔叶林群落中不同的演替地位。

湖北(黄石)园林博览会生态展示馆光环境模拟分析研究

随着计算机模拟技术在生态建筑设计中的不断利用,使得绿色建筑设计越来越理性。展示馆以展示为重点,同时兼具文化交流、宣传教育等功能,追求建立一个开放、有益的空间。如何最大限度地利用自然光应该得到建筑师们的广泛重视。该文首先介绍了项目背景、建筑设计方案以及光环境设计原则与思路。主要通过使用建筑内部的光环境模拟软件,对湖北(黄石)园林博览会生态展示馆建筑方案进行采光模拟分析,探讨博览建筑的方案设计中采光模拟技术的运用方法,并使设计过程能够更加合理有效。

光环境模拟在航站楼高大空间照明设计中的应用

高大空间普遍存在于航站楼建筑中,由于过去无法对高大空间照明设计方案中大量光度学参数进行精确求解,往往无法量化评估照明方案的优劣。但随着近年来光环境模拟技术的快速发展,为解决以往照明设计中的疑难问题提供了新的思路。本文通过对光环境模拟技术的探讨及研究,总结出一套在航站楼高大空间照明设计中应用光环境模拟技术的方法,可为今后该类项目的照明设计提供技术参考。

光环境模拟中的样机转运系统设计

天空光环境模拟系统能在地面人工模拟所有在飞行中遇到的日、夜全天候的天空光环境,以开展各型号驾驶舱光学集成试验为出发点,以各型号机头样机为最大被试对象,充分考虑后续机型的可扩展性,以适应后续衍生型或者新型号飞机驾驶舱,为驾驶舱的光学集成设计、视觉功效设计、验证试验、人因工程研究等提供多功能、可复现的光学验证条件。光环境模拟中的样机转运系统包含平台车、样机转运工装和调度管理系统,可将各型号机头样机转运至天空光环境模拟系统内部指定试验点,开展各项驾驶舱相关的试验研究。

光环境模拟中的云雾闪电模拟系统设计

在正常天气环境下,民机驾驶员在驾驶舱内进行视觉作业(如观察判读仪表、显示器等)处在一个较为舒适的光环境中,但在恶劣天气环境下,驾驶舱内突然出现的强眩光源会造成飞行员视觉、生理以及空间方向感的损害,使飞行员的反应时间受到限制,直接威胁到飞行安全。在光环境模拟中的云雾闪电模拟系统设计,针对云层、闪电这两种自然现象的不同模拟指标,采用云雾模拟系统和闪电模拟系统分别在地面进行云雾闪电模拟,实现了在地面模拟恶劣天气环境,如雷暴雨、穿云层等,能为驾驶舱的光学集成设计、视觉工效设计、验证试验、人因工程研究等提供多功能、可复现的光学验证条件。

节能建筑光环境设计实例

由建筑节能引出了建筑光环境设计的重要性,并介绍了一些计算机模拟软件,说明了计算机模拟软件应用于建筑光环境设计中的优越性。通过对某住宅楼光环境的模拟分析实例,对该软件在建筑光环境模拟分析中的应用作了进一步介绍。最后通过分析实例得出了该节能住宅楼光环境设计的相关建议。

基于洞窟光环境的窟檐建筑调控作用研究

本文选取麦积山石窟进行基于洞窟光环境的窟檐建筑的调控作用研究,以麦积山石窟第4窟为例建立模型,在有无窟檐和窟廊的两种情况下,对洞窟主室进行光环境模拟。通过对模拟结果进行对比分析,验证麦积山石窟窟檐建筑的窟檐和窟廊部分能有效减少日照时数,对窟内环境具有积极的调控作用,有利于保护窟内壁画和佛像。

基于光舒适度的济南地区高校教室窗墙比优化研究

文章梳理了光舒适度两个重要影响因素(照度、眩光)。借助Rhino+grasshopper平台,建立济南地区高校教室典型模型,采用Ladybug+Honeybee进行模拟,探究0.3、0.4、0.5、0.6、0.7五种窗墙比下的采光阀占比(sDA)及冬至日夏至日典型时间的白昼眩光概率(DGP)变化情况,并综合考虑这两种要素,最终得出济南地区高校教室窗墙比为0.5左右时创造的光环境较舒适。

基于光环境分析的西安大型商业办公建筑形态优化设计研究

本文基于对项目所处气候条件和基地的认知,运用绿色、节能、生态的设计方法与思维方式,设计前期通过模拟软件介入,进行光环境模拟优选建筑形体,着重降低办公与商业部分照明能耗;再结合建筑设计的研究方法对内部空间进行分类研究,运用内循环式双层通风玻璃幕墙与活动遮阳百叶等被动式节能构造措施降低能耗,为大型商业办公建筑的绿色设计提供指导。

沈阳地区办公室工作区眩光模拟研究——以沈阳建筑大学机关办公室为例

在自然采光条件下,办公室内部产生的眩光是引起人视觉不舒适的重要原因之一。由于办公工位及周围的视线可达范围为人眼长时间停留区域,该区域的舒适程度直接影响办公室内的体验。以沈阳建筑大学一处机关办公室为例,基于Ladybug和Honeybee软件,完成不舒适眩光指数DGI及不舒适眩光概率DGP的模拟;通过对室内特定区域范围的光环境模拟,得到其全年典型光照日的眩光规律,即该办公室眩光发生的时间段为1-3月及9-12月的上午,而最不利状态则为冬至日的上午;在得到此规律的基础上,探索引起不舒适眩光的可控因素并提出相应的改造策略,以减少眩光的发生并提高特定工位工作区的光舒适度。

建筑侧窗采光简化评估方法的研究

本文基于国际上有关侧窗采光的最新研究成果,制定出一套以平均采光系数作为衡量依据,基于计算机模拟和理论公式计算,且便于建筑师使用的简化评估方法。该方法以大量模拟数据为基础,结合了查表和公式计算两个步骤,为建筑师的侧面开窗设计提供科学、有效的数据支持。

基于光能传递方法的室内光环境模拟

在已知光源光强分布和室内空间结构的条件下,对空间表面双向反射分布函数(BRDF)进行了假设,并建立数学模型,通过实验对相关参数进行了调整。模拟了不同类型空间模型中的光照情况,并将工作面相关参数值与DIALux仿真结果进行了比较,平均照度误差值小于±3%,平面照度曲线分布基本相同。针对反射部分光能分布不均匀的问题,对墙面BRDF模型进行了改进,得到了较好的仿真效果。所提方法很好地解决了圆形底面空间、底部不等高空间下照度不能直接进行计算的问题。

办公建筑DGP典型变化趋势分析

眩光是遮阳控制中考虑的重要因素,当前对遮阳设备的控制大多为基于阈值的控制,而已有研究表明,人员的眩光感觉不仅与眩光水平的绝对大小有关,还与其刺激时间、变化情况有关。为更全面地认识不同眩光水平下人员的视觉响应,为遮阳控制策略的制定提供依据,对办公建筑DGP(Daylight Glare Probability,日光眩光概率)的典型变化趋势进行了分析。基于对上海典型办公建筑的调研设置了光环境模拟的代表性工况,通过对代表性工况的DGP变化曲线的模拟结果进行聚类分析,获取典型DGP变化曲线,分析其变化特点。这些曲线分段处理后,经预先建立的DGP-Ev映射模型,可作为眩光实验中调节人工光源的依据,也可进一步应用于遮阳控制策略的制定。

建筑遮阳对建筑室内照明能耗的影响分析

建筑遮阳可以降低室内局部区域过高的照度水平,但会降低室内整体照度水平,在室外照度不高的情况下,遮阳还会影响室内照度,增加照明能耗。针对建筑遮阳对建筑室内照明能耗的影响问题,选取具有代表性的建筑南向水平遮阳进行研究,利用光环境模拟软件Ecotect和Radiance对五个气候区的典型城市进行模拟,分析了不同气候区的不同窗墙比、不同窗户类型、不同遮阳板长度对建筑室内照明能耗的影响,得到建筑遮阳对室内光环境的影响规律。