自然风的1/f紊动特性的研究现状与展望


\| 网站首页 \| 资讯 \| 供求 \| 建筑 \| 景观 \| 结构 \| 给排 \| 暖通 \| 电气 \| 交通 \| 水利 \| 图库 \| 读书 \| 视频 \| 规范 \| 下载 \| 地图 \| 考试 \| 搜索 \| 网址 \| 工具 \| 论坛 \|
		投稿获分积分指南导航搜索

您现在的位置：中国建筑文摘 >> 暖通 >> 通风环保 >> 正文

用户登录

新用户注册

发表文章

自然风的1/f紊动特性的研究现状与展望

★★★★

【字体：小大】

自然风的1/f紊动特性的研究现状与展望

作者：欧阳沁朱… 文章来源：不详点击数：更新时间：2006-11-12

文章摘要： 无标题文档 1 引言　　　　自然通风是人们乐于接受的通风方式，除了能减少传统空调制冷系统的使用，降低能耗外，其更有利于人的生理和心理健康也是其中一个重要原因。各国的研究者在调查时均发现，人们对室外的自然风有着更好的接受性。1992年，Fujii Haruyuki 和Lutzenhiser Loren [1] 在公款空调住宅的居民行为进行调查时发现，尽管许多家庭都配备有完善的空调装置，但大部分人都更喜欢打开窗户，依靠自然通风来保持室内物理环境，只有当自然通风无法保证室内环境时，人们才会使用空调设备，同年，......

无标题文档

1 引言

　　　　自然通风是人们乐于接受的通风方式，除了能减少传统空调制冷系统的使用，降低能耗外，其更有利于人的生理和心理健康也是其中一个重要原因。各国的研究者在调查时均发现，人们对室外的自然风有着更好的接受性。1992年，Fujii Haruyuki 和Lutzenhiser Loren [1] 在公款空调住宅的居民行为进行调查时发现，尽管许多家庭都配备有完善的空调装置，但大部分人都更喜欢打开窗户，依靠自然通风来保持室内物理环境，只有当自然通风无法保证室内环境时，人们才会使用空调设备，同年，Busch[2]对泰国曼保的两种类型（自然通风和空调）办公房间热舒适进行了实地调查，发现对于自然通风建筑，让人觉得舒适的环境温度明显高于通常的空调设计温度，其它学者在利比亚、中国等地的调研也得到了类似的结论[3][4][5]。另一方面在实践中人们也发现人体对较高风速的自然风的长时间的耐受程度远远好于相同平均风速的机械风，以上的研究成果均表明在自然通风条件下，人体的热感觉要比温度相同的机械空调通风控制的环境来得舒适。但是，其中的原因至今还没有得到一个被普遍接受的解释。
　　人体周围的气流的流动对人体的热感觉有着极为敏感的影响，关于自然风的风速脉动特征，日本的研究者们在80年代就发现其具有所谓1/f紊动特性（1/fluctuation）[6]并试图生产能够产生这种特征气流的空调设备。1/f紊动特性（1/fluctuation）是自然界普遍存在的规律，其最早发现于直流电流充入电子管产生的信号中[7]。1/f紊动特性形成拨乱反正物理机制引起了物理学家和工程师们的极大兴趣，从1977年开始，多学科参加的关于1/f紊动特性的国际会议每两年举行一次，但至今还没有形成一个被广泛接受的理论。近年来的研究不断发现，1/f紊动特性大量存在于生物系统中，而且与人的愉悦感受密切相关[8]。人体许多生理信号也具有明显的1/f紊动规律，而且人体视觉、听觉对1/f紊动信号也有很好的认同感。自然风同样具有1/f紊动特性，这可能为自然通风带给人的舒适性提供了一个合理的解释。

2 1/f紊动特性与人体的舒适性

　　自然界有许多随机的信号（噪声），功率谱密度函数是描述这些信号数据牲最重要的参数，不同频率f对应的功率谱密度的大小反映了某一周期的信号的强弱。利用快速傅立叶变化（FFT），即可得到离散信号的功率谱密度函数s(f)。根据s(f)和频率f在双对数坐标上的图象，自然界中的信号（噪声）通常可以划分为3种（如图1所示），对数功率谱为水平直线的白噪声，即s(f)=1/f⁰；s(f)=1/f²的是褐色噪声（布朗噪声）；s(f)=f^β，β介于0～2之间的称I/f的噪声。I/f⁰噪声处于完全随机变化中，不存在自相关性，I/f²噪声有很强的自相关性，噪声处于以上二者之间，存在一定的自相关性[9]。

图１　三种典型紊动功率谱密度函数
　　人们发现，人体很多的生理信号均属于1/f噪声，具有1/f的紊动特性，而且当人体处于松弛愉悦状态时，生理信号的功率谱指数β（即1/f的负生产率）十分接近于1。1982年，日本的Kobayshi M.等[10]对人体心跳周期的研究中发现心跳信号具有1/f紊动规律。1993，calcagnini，G。Jr.[11]对正常人和高血压人的心跳速率频谱分析表明，正常人心跳信号的功率谱指数β为1.12±0.14，而高血压患者为1.24±0.15。人们还发现心脏收缩产生的血压信号和婴儿的呼吸速率等信号都同样符合1/f紊动分布规律[12，13]。1997年，日本的武者利光（T.Musha）等[14]总结了在生物系统中存在的1/f紊动特性，列举了人们在细胞、器官和行为三个层次的生理信号发现的1/f紊动规律。
　　美妙的音乐具有明显的1/f紊动特性，这点早在1975年R.F.vossd等就已发现[15，16]；1998年，Jeong JS, Joung MK等研究了人们对音乐情感响应如何在反射在大脑电信号上，研究结果再次证实了具有1/f紊动规律的音乐能带给人愉悦的响应[17]。
1991年，日本茨城大学教授安久正紘（M.Agu）等[18]发现自然光与人造光在紊动特性是不同的，让人体感到舒适的自然光线（如经过树叶撒向地面的阳光）的照度脉动具有1/f紊动特性，白炽灯的功率谱比较接近自然光，即β值接近1，而荧光休的功率谱却有一部分具有白噪声的特点。他们指出，通过控制变极器输出电压的脉冲宽度，可以使荧光粉具有1/f的紊动特性。

3 自然风的1/f紊动特性

　　日本的学者在80年代初就发现室外自然风的风速脉动具有1/f紊动特性[6]，而后还有不断有研究者主实这一发现。1997年还是日本的研究者T.Hara等[19]在日本长野的一个农村对夜晚的室外微风进行了测量，结果分析表明风速变化具有1/f紊动特性；2000年，清华大学的朱疑秋[20]对自然风和机械风进行了多个样本的测量和频谱分析，给出了典型的自然风和机械风功率谱密度图，如图2和图3所示。结果表明，自然风功率谱密度分布符合1/f规律，且功率谱指数与人体生理信号指数接近，而机械风的功率谱密度分布不具有明显的1/f规律。以上研究成果可能能从一个角度说明自然风比机械风更舒适的原因。

[1] [2] [3] 下一页

收藏文章：

文章录入：admin 责任编辑：admin

上一篇文章：通风管道横截面形状对比和研究

下一篇文章：透过玻璃窗的太阳辐射对置换通风系统的影响的实验研究

【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】

　网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）

最新热点

最新推荐

最新视频

广告合作

\| 设为首页 \| 加入收藏 \| 联系站长 \| 友情链接 \| 版权申明 \|
	特别声明：本站所有专业资料仅供技术人员、高校师生学习交流之用，目的旨在促进与提高中国建筑工程技术水平，本站不凭借所收集资料获取任何商业利益。如果本站所转载的文章存在版权问题请联系管理人员，我们尽快予以更正。