超高层建筑与风发一体化设计是将建筑利用与空气动力学相结合之技术。本课题受到集风效应的启发,侧重于如何通过建筑设计的手段使超高层建筑本身能集中风能。整个研究将超高层建筑设计成能集结风能的形态,人为地使建筑风通道内的气流由粗到细,以加速风的流动,找到一种提高风能发电效率和发电量的方法。本文以全世界范围内的超高层建筑为研究对象,围绕基本建筑形态对风能利用的影响展开了如下的工作。首先,针对风电场的风能评价指标、建筑环境中的风资源以及应用潜力评价指标进行了介绍,并根据案例收集和文献阅读,系统地总结了利于风能利用建筑的三种基本形式。其次,通过武汉地区气候特征的数据搜集,对武汉市风能利用潜力进行了评估,通过不同建筑形式的实地实测,考证了建筑环境中风力发电切实性和实际操作可能性。然后,解释了CFD数值模拟方法和软件的选择,使用Fluent对两种点式超高层的风资源进行数值模拟,分析它们对风力发电机的产能和产能效率的影响因素,提出了在超高层建筑上有利于集风的风力发电机的安装位置。具有较高的风速并且具有较低的湍流强度的位置适合安装风力机;评价时要结合两个数值综合判断。(1)超高层点式建筑平屋顶形式建筑,若在屋顶上设计成挡风墙的形式,风通道的风速加强效果与几个因素相关,包括挡风墙高度、挡风墙厚度、风通道的扩散角度、风通道的形式及风向角相关。风速加强的效果随着扩散角的增大先增大后减小,同时随着挡风墙厚度的增加,风通道内的风速增强效果先变大后减小,圆弧形态的风通道可以更好的加强风速。(2)超高层板式建筑,风通道的风速加强效果除了上诉因素相关外,还与风通道设计的高度及入流口的形态相关,风机安装高度为建筑总高度的4/5时,且入流口的形态为弧形时,风速加强效果明显。(3)扩散型双塔超高层建筑,风通道的风速加强效果除了上诉因素相关外,还与风通道内风力机安装高度相关。(4)建筑风通道的最佳朝向为面对主导风向各偏正负22.5°的范围。