建筑架空高度及风向对行人区微气候的影响评估

来流风向与建筑设计对建筑小区内的微气候有重要影响。建筑架空作为亚热带常见的设计之一,已被证明于高密度城市里可改善建筑周围行人区的低风速境况。然而,该设计对其周边微气候(风环境和热舒适)的影响程度并未深入量化分析。本文通过计算流体CFD,探究四种不同架空高度及3种风向对架空建筑周边行人区微气候的影响程度。CFD模拟选用DDES模型,并将CFD预测与风洞试验进对比,两者相关系数为0.96。同时,室外热舒适性选用生理等效温度(PET)作为指标进行评估。结果表明,建筑侧面高风速区随架空高度与建筑高度比h/H的增大而呈缩小趋势。当来流方向与建筑成90°时,架空下行人区的风速显著偏低且体感更热,这不利于改善亚热带城区夏季风环境和行人热舒适。本文给出了DDES模型用于分析建筑架空高度和风向对影响行人区风环境和热舒适的参考,对未来城市微气候设计有指导意义。     

基于数据实测与CFD模拟的住区风环境景观适应性策略——以同济大学彰武路宿舍区为例

以改善提升住区风环境质量为目标。通过同济大学彰武路宿舍区的风环境数据实测与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟,提出适应风环境的绿地布局优化策略。根据住区规划布局,选取涡流区、迎风区、风影区、角流区、穿流区5处典型点位,记录距地1.5m处的平均风速、瞬时风速、风向等指标。利用CFD计算流体力学方法,对住区近地风环境开展无植栽状态下的数值模拟,并与实测数据做比较,探讨景观布局对住区近地风环境的影响幅度。基于研究结论,提出绿地布局优化策略,运用CFD软件进行模拟验证。     

某绿色建筑风环境数值模拟分析

以青岛某绿色建筑项目为例,分析了室外风环境对人生活及环境的影响。通过查阅有关青岛地区典型气象年的参数确定了3种模拟工况,根据k-ε湍流模型的控制方程及当地地形条件、基本风速和所在高度等因素,模拟出该位置的平均风速及压力差。通过对各项风环境指标的分析,得出结论:冬、夏两季建筑1.5m高度处人行区域的风速均低于5m/s,气流较平缓,符合行人舒适性,对于风速较高的迎风面转角和风通道处,可以通过在该区域种植植被来降低该区域的风速。建筑物表面压力差小于5Pa,有利于夏季通风并且符合冬季防风要求。该项目达到中国绿色建筑评价的标准,可以为今后绿色建筑规划建筑设计提供参考。     

架空方式对某住宅小区室外风环境影响的数值模拟

本文采用标准RNG k-ε湍流模型对东莞市某住宅小区架空层设置方式对人行高度处风环境的影响进行了数值模拟,通过对4种不同架空方式的计算分析得出结论:首层架空后,人行高度处的流场平稳,无复杂涡流产生,风环境良好,对小区风环境改善效果明显.研究结果对住宅小区规划、建筑设计具有指导意义.     

底部架空住区风环境风洞试验研究

为研究底层架空建筑住区风环境,通过大气边界层风洞试验的方法,以广州地区某建筑底部架空住区为对象,研究了底部架空对于住区人行高度风环境以及建筑表面风压的影响。研究结果表明:对于各组团建筑周边开敞区域的风速测点位置,大部分风向下无架空情况的阵风等效风速比稍大于有架空情况;无架空情况下二层高度平均风压系数略高于有架空情况,而对于整体风压有无架空影响不大;在夏季主导风向下,无架空情况各组团建筑表面平均风压差均略高于有架空情况。     

基于CFD的沈阳某住宅区风环境研究

以沈阳某住宅区为研究对象,建立了小区建筑的计算分析模型。基于计算流体力学(CFD)方法和原理,利用ANSYS/Fluent软件包,对小区夏、冬两季典型气候下的风环境进行了模拟分析研究。研究结果表明,夏季典型气候下(南风,3.0 m·s-1)小区内存在明显驻涡,风速大致处于1.5~4.3 m·s-1,但最低处风速仅为0.3 m·s-1,最高处风速高达5.2 m·s-1,迎风位置的建筑明显受强风压影响,下风侧建筑群背部存在大面积的负压区,大多数建筑前后压差大于2 Pa,但最低压差仅为0.2 Pa左右;冬季典型气候下(北风,3.2 m·s-1)小区内仍有明显驻涡,且中部有横向风,小区内风速大致处于1.6~4.6 m·s-1,最低处仍为0.3 m·s-1;最高处风速高达5.3 m·s-1;冬季小区内迎风位置的建筑依然受强风压影响,建筑前后压差最高可达20 Pa左右。     

平面布局对建筑群体风环境的影响模拟研究

目前一些住宅建筑群在布局规划对室外风环境考虑欠缺,导致建筑群的风环境状况不理想,以致影响建筑室内通风。这种情况既不利于建筑节能,也影响了居住建筑的健康性和舒适性。对并列式、错列式、斜列式和周边式四种布局下建筑群的风环境进行了模拟,探讨了人行高度(1.5 m)处流场25个代表性测点的风速、建筑群周边150 m×200 m区域的平均速度、最大速度等在不同参数情况下的数值,得出各布局的建筑群流场风环境规律。从获得良好风环境的角度,为建筑群的布局规划提出建议。     

建筑高度对周围风场环境影响的数值模拟

建筑风环境作为建筑节能设计的一个重要方面,其对于区域气候与局部微气候的影响都不容忽视。本文应用基于RNG k-ε模型的CFD软件数值模拟研究不同的建筑高度差对建筑周围风场环境的影响,揭示有利于风流动的建筑因素,为进一步的住区建筑规划提供思路。模拟结果显示,在来流风速一定双体建筑高度差不同时,建筑间谷区风速与形成涡旋的中心位置和大小均不同。     

绿化布局对建筑周围风环境影响的数值研究

本文利用CFD数值模拟技术探讨绿化的存在对建筑物周围流场的影响,先对单棵树木的模型进行风环境数值模拟研究,分析不同孔隙率下1.5 m(人行高度)水平面速度云图、树后不同位置的风速分布,得到单棵树木周围的流场特征。接着,在相同的绿化量下,在建筑周围采用了三种不同的绿化布局形式,模拟计算其速度分布,比较分析三种绿化布局形式对建筑物周围风环境的影响。本文结论可为绿化设计提供参考依据。     

基于CFD的底商住区室外风环境模拟分析

针对底商住区的室外风环境问题,以武汉某高层底商住宅小区为研究对象,利用BIM技术创建小区的几何模型,基于计算流体力学(CFD)数值模拟的方法,采用PHOENICS软件对小区夏、冬两季主导风条件的室外风环境进行模拟计算。对比分析小区有无底层商业建筑时,不同工况下室外人行高度处风速、气流分布、空气龄和风压的模拟实验结果,为高层底商住区的规划提供设计参考。通过模拟结果的对比分析得出:底商住区在不同工况下的室外风环境整体评价良好,底层商业建筑对小区室外风环境的影响范围有限,需注意其可能产生的负面影响。     

围合式多层建筑开口与院落空间风环境

该文探讨了夏热冬冷地区围合式多层建筑不同开口方案对院落空间室外风环境的影响,从而得出室外风环境舒适的围合式多层建筑的开口方案。首先,建立长、宽、高为40m×40m×15m,内院为20m×20m×15m的围合式建筑模型,调整开口位置,得到12种典型开口方案。然后,利用计算机流体模拟软件Phoenics计算模拟院落空间的室外风环境情况,以室外人行高度(1.5m)处的风速、风向分布为对比数据,得出12种开口方案与之相对应的风环境优劣的关系,为夏热冬冷地区围合式多层建筑设计提供参考与评价依据。     

建筑布局对住宅小区风环境的影响研究

城市住宅小区风环境是城市环境中至今尚未得到合理有效解决的重要问题之一。针对行列式、错列式、斜列式、混合式4种典型的城市住宅小区布局形式,采用ANSYS-CFX软件建立76种不同参数的数值模型,并通过CAARC标准模型对本文采用的网格划分、模拟方法及边界条件进行验证分析,对数值模型进行三维流场模拟,研究不同参数(风向角、布局形式、建筑尺寸等)对典型城市住宅小区风环境的影响。分析结果表明:微风环境下,当来流风速垂直建筑长度进入小区时其内部风环境较差,不同工况下人行高度(离地1.5m)处高风速主要发生区域为小区过道入口,建筑物长度对小区风环境的影响较为显著,当长度比L/B=3∶1及采用斜列式布局能够有效改善小区内风环境状况。     

建筑形态参数对街道型风道通风潜力影响分析

建筑形态参数直接影响城市街道型 风道的通风潜力。为揭示中国大城市建筑形态参 数对街道型风道通风效果的影响程度与机理, 首先选择南京市中心区中山路两侧约10.84 km 2 的街区为研究样区,基于python软件从高分辨 率遥感图像中提取研究样区内建筑密度、建筑 高度和容积率;其次,借助CFD平台,通过验证 参数后的量化模拟获得该街区在1.5 m、10 m 与30 m等高度的风场图,以揭示模拟风场与 建筑形态参数之间的相关性以及建筑形态参 数对城市通风潜力的影响。结果表明：在各高 度,风速与建筑密度曲线走势相反,风速较高 处与路口的位置基本一致;建筑密度与模拟风 速呈负相关关系,相关系数为0.040（1.5 m）、 -0.475（10 m）与-0.314（30 m）,建筑高度与模 拟风速呈正相关关系,相关系数为0.237,容积 率与模拟风速无明显相关性。最后,结合南京 城市核心区的建成环境特点,提出改善我国大 城市街道型风道通风潜力的建筑形态参数规划 应对策略。     

基于形态学法和CFD的福州市通风潜力评价

为了应对人口高度聚集和土地资源短缺的压力,城市开发强度剧增,导致城市通风环境恶化。从城市尺度和街区尺度挖掘城市通风潜力,探寻城市形态与城市风环境的关联性。在城市尺度,通过地理信息系统(GIS)的量化分析,计算迎风面积密度(FAD),发现改变建筑密度和建筑体积密度可以改善城市通风环境;通过CFD模拟街区尺度的风环境,发现地块的建筑密度决定人行高度的通风潜力,地块迎风面的布局形式也会影响通风。     

某TOD商业综合体室外风环境绿化改进研究

以公共交通为向导开发(TOD)的商业综合体因其复杂特征容易造成室外风环境的局部恶化,但是,绿化能够改善室外风环境.采用CFD模拟方法和LES湍流模型,结合上海市风环境特征,以上海市某TOD商业综合体为例,研究满足绿色建筑评价标准中满足人行高度处风速＜5 m/s和儿童活动区域风速＜2 m/s的目标,依据种植树木前后的数值模拟对比,对综合体周围无绿化和现有绿化方案进行分析,并根据树木特性及对TOD商业综合体周围风环境的影响提出更为合理的绿化布局,以此满足室外行人和儿童活动区域的舒适度要求.研究结果表明:在风速过大的区域,树木阻风作用好,在冬季,项目地块内风环境最大风速下降约1 m/s,可为利用绿化树木阻风的室外风环境绿化改进提供参考.     

基于风环境优化的小学校园布局形态设计

文章主要研究在夏热冬冷地区的城郊结合部,在一定条件下,校园建筑布局形式对其周边风环境特别是人行高度的影响。以当前校园建筑的几种布局形式周边风环境状况作为研究对象,选择校园中主要的活动区域设置7个测点。为了得出在人行高度下的不同建筑布局对于风环境的影响情况,作者采取数值模拟方法(phoenics)分析比较数据,为校园建筑布局形态设计提供一定的评估根据。     

赤峰某住宅建筑风环境及自然通风的CFD模拟

建筑风环境对室内空气质量及建筑节能有重要影响。为了评估赤峰某住宅小区的建筑设计方案,在夏季、冬季、过渡季3种工况下对其室外风环境、室内自然通风进行了数值模拟。模拟软件采用Fluent,湍流模型采用k-ε两方程。首先,进行室外风环境模拟,获得室外风速、风压数据。其次,以室外风环境模拟所得风压为条件,进行室内自然通风模拟,得到其换气次数。模拟结果表明,夏季、过渡季工况下建筑小区人行区域无漩涡,没有无风区;室内自然通风换气次数大于2h~(-1)。冬季迎风面与背风面的压差小于5 Pa。总体上,该建筑方案在室外风环境以及自然通风方面满足我国相关行业技术标准要求。     

对比住宅底层架空调节区域微气候

以浙南地区的温州大学教师公寓为例,借助计算流体软件STAR CCM＋,对小区夏季的风环境进行了模拟与分析。基于《绿色建筑评价标准》对建筑室外风环境的指标要求,探讨了建筑底层架空与不架空两种不同的设计形式对小区风环境的影响,结果表明：建筑物采取首层架空设计后,明显改善了该区域内的人行高度的风环境,促使小区内的流场趋向平稳,无明显紊流区出现,有利于空气流通,有效减少了污染空气的滞留。由于浙南地区的建筑主要受夏季风的影响,所以本次实验选择夏季风（东偏南45°）进行模拟,对比架空与不架空这两种设计形式对小区内风环境的影响,并运用模拟分析的方式探讨如何调整建筑造型及整体布局,并在最终的设计阶段进行合理运用,在一定程度上改善风环境,使之符合我国《绿色建筑评价标准》中的相关要求。     

某高层建筑群室外风环境数值模拟分析

利用Stream数值模拟软件对某高层建筑群的室外风环境进行了模拟,并分析了冬季、夏季以及过渡季室外风环境的流场、速度分布场以及风压分布场对建筑的影响。结果表明,冬季建筑周围人行区距地1.5m高处最大的风速为3.97rr/s,最大风速放大系数为1.07,冬季迎风面建筑物前后压差最大压力为4.37Pa,建筑前后压差最大为2.78 Pa,其他方向建筑物前后压差均小于5Pa,不影响行人舒适要求。夏季、过渡季盛行风向平均风速条件下建筑前后压差分别为4.16Pa、6.56 Pa,室内可利用自然通风。     

某小区建筑群室外风环境的数值模拟

建筑风环境对于行人的舒适性与安全、建筑的节能和污染物的扩散等都具有很大影响.通过对东风、东南风和东北风3种风向下南京某小区内的风环境进行数值模拟,并对小区的风环境品质进行了评估.结果表明:在3种风向下,小区内部行人高度处(Z=1.5 m)的风速均不会超过4.5 m/s,不会影响人的舒适性;在东南风和东北方风向时大部分建筑前后的风压为2～3 Pa左右,能够较好地利用自然通风,节约能耗;但由于小区建筑群面积较大、建筑较多,有小范围内的无风区域和涡旋区,不利于污染物的扩散.