西安市城区通风环境数值建模及分析

近年来,城市建筑的高度和密度不断增加,对城市通风环境产生了很大影响。针对西安市绕城高速以内区域,建立了城区建筑、道路等几何模型,在此基础上建立了城市风环境数值仿真模型。通过数值仿真,分析了在冬季主导风ENE风向下,区域风环境的现状,包括风速分布、通风能力等。研究表明,建筑布局、街道布局、建筑密度和风向会对区域风速分布及通风能力有明显影响。控制城市内十字路口处建筑高度及建立城市主导风向上通风廊道有利于城市内的通风。     

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.     

CFD技术在绿色建筑室内外通风设计中的应用

利用CFD模拟技术软件,按绿色建筑评价要求,对中国移动南方基地2.1栋室内外风环境进行数值模拟。根据各季节主导风向和平均风速,模拟得出建筑周围的风速分布规律,为室内自然通风环境提供了良好的条件;继而利用CFD模拟技术研究太阳辐射诱导热压通风条件下的自然通风状况;针对内设中庭、外设玻璃幕墙的建筑结构,对不同的开口设计方案进行比较分析,以换气次数、风速、气流组织均匀性等参数为评价指标选取适用于本建筑的最优方案。     

沈阳某建筑室外风环境模拟分析

室外风环境对建筑室内风环境影响很大,尤其对建筑防风、自然通风有着决定性作用。冬季建筑防风,可有效减少气流渗透,降低采暖能耗;夏季与过渡季节的自然通风则能降低建筑空调能耗。通风提高人体热舒适感觉,通过建筑周围气流可将房间内热量扩散到外围空气中,通风还可为室内提供新鲜空气,降低室内CO2浓度。模拟分析了建筑室外风环境,以室外风场、室外风环境对室内环境影响为主要考虑内容。针对沈阳某建筑的2种设计方案,运用CFD软件对该项目在冬、夏季主导风向的典型工况下的室外风环境进行了模拟,通过分析对流场、风压,评价2种设计方案下建筑周围室外风环境质量,从而优化设计方案。     

历史街区中既有建筑风环境模拟及优化设计——以青岛小扬州宾馆为例

历史街区作为历史发展和物质表现的载体,在城市演变中的重要性是不言而喻的。而风环境作为城市微气候中的一个重要方面,对城市整体的空气环境质量和人体舒适度都有着很重要的影响。将风环境与历史街区建筑方案设计相结合,探究历史建筑设计方案中风环境的应用。本研究以青岛市历史街区江苏路小扬州宾馆重建方案为例,基于CFD数值模拟技术,运用PHOENICS软件进行风环境模拟,对方案在冬夏两季主导风速、风向下的风速图、风压图进行分析,得出更适合当地气候的建筑形态。     

大型住区的室外风环境和热环境研究——以广州万科府前花园为例

通过利用CFD模拟技术软件,按绿色建筑评价要求,对住宅小区的室外风、热环境进行数值模拟以及实际测量。根据各季节主导风向和平均风速,模拟得出建筑周围的风速分布规律,实际测量出各布点位置风速随时间变化的趋势;均能体现较好的室外风环境及热环境,且能为室内自然通风环境提供良好的条件。     

面向城市高密度街区舒适风环境的设计策略研究——以北京三条商业街的实地数据分析为例

城市建筑布局与城市外部风资源的相互作用决定了城市建成环境内部风环境的特征,对城市热岛效应、建筑能耗、建筑室内外的热舒适、空气质量以及居民健康都具有一定的影响作用。本研究试图避免复杂且高成本的计算机模拟,而基于常年大量现场测试的物理环境指标,采用数据统计分析的方法,通过相对简单的城市建成环境的形态参数和外部城市风环境获取步行街区行人高度下的微环境风速,而同时又保证风环境关键信息的可接受精度和准确性。研究数据的获取主要基于北京王府井步行街、前门大街、大栅栏商业街三处街区环境,并同步采集了城市外部的风向与风速数据。提出并建立的城市行人尺度下的风环境模型能够更加有效地应用于高密度城市区域规划与设计实践的初步设计阶段。     

大跨度屋盖风压分布实测研究

近年来,围绕大跨度空间结构的风场特性研究、风振研究逐渐成为土木工程学科的热点研究方向,虽然取得了不少成果,但大多是建立在数值模拟分析基础上,少量学者进行了风洞试验研究。虽然风洞试验可以方便地模拟不同工况条件下的风环境和结构风振响应,但在真实建筑与模型相似比问题上又会使试验结果与真实数据之间存在一定误差,鉴于此,通过实测手段采集到了大跨度空间结构屋盖上方的风速、风向和风压数据,并基于实测数据,对其风荷载的湍流强度、积分尺度、阵风因子、风压分布、风速风向联合分布等指标进行了细致分析,分析结果真实可靠。     

基于PHOENICS的校园宿舍室外风环境模拟研究

风环境在人们的日常生活中格外重要,良好的风环境可以让人们在夏季感觉凉爽,在冬季防风保暖;同时也避免了颗粒物聚集所造成的空气污染.构建良好的风环境既有助于建筑的能源消耗的减少同时也为人们提供健康舒适的人居环境.本文以西南科技大学新区宿舍楼八栋宿舍楼为研究对象,运用PHOENICS软件对其进行风环境模拟,对宿舍楼在冬夏两季主导风速、风向下的风速图、风压图、风速矢量图进行分析与评价.     

绿色植物在建筑风环境设计中的应用

从冬夏两个季节提出了建筑风环境设计的要求以及绿色植物的影响,介绍了相关研究方法,运用CFD模拟,通过结合典型实例,说明绿色植物在建筑风环境设计中的应用.结果表明:绿色植物可以兼顾风环境在不同季节和不同风速的需求,冬季可以降低风速,夏季可以在控制人员活动区域风速的前提下增强建筑的自然通风效果.     

城市风的脉动特性对建筑通风效果的影响

通过对作用在深圳市某办公建筑室内边界的自然脉动风进行的连续测试,对脉动周期和脉动强度的统计值进行分析研究。同时对由脉动风引起的CO2浓度变化进行记录,结合脉动风速的变化规律,讨论了城市风的脉动特性对建筑通风效果的影响。基于不同开窗位置的通风效果比较,提出关于建筑自然通风设计中考虑城市脉动风的波动性的必要性。     

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。     

基于GIS的武汉市夏季风环境研究

武汉是典型夏热冬冷城市,2012年起武汉市开展城市风道规划以缓解城市夏季高温。本文基于武汉市都市发展区27个气象站点实时监测数据,借助ARCGIS10.0和Origin8.0对武汉市多年夏季一天风速风向进行分析。研究发现受城市中心区地表粗糙度的影响,中心区风速远小于近郊区风速,随着中心区高强度开发,全天中心区与近郊区风速差呈现增大趋势;离长江、湖泊较近的站点的风向会受到内陆湖风的影响,与当日盛行风不一致。研究还发现因城市中心区下垫面复杂,影响风速因素较多,仅从城市建筑形态分析与各站点风速相关性略显不足。     

建筑风工程研究与应用的新进展

近几年来,建筑风工程领域的研究取得了重大进展,成果不仅在我国许多标志性超高层建筑和大跨空间结构工程中得到应用,部分已经被吸纳到最新修订的建筑结构荷载规范中。在近地面风特性和基本风速方面,为反映大城市群的建设规模和建筑高度,C,D两类地貌的梯度高度将适当提高,在补充吸收最近大风气象资料的条件下,绘制了新的全国基本风压图;基于大量风洞试验研究,超高层建筑横风向风振、弯扭耦合风振分析及其等效风荷载的计算方法日臻完善和实用,大跨空间结构脉动风荷载非平稳和非高斯特性、等效静力风荷载确定方法的研究取得进展;以计算机数值模拟为主要手段的行人风环境、自然通风及舒适度相关的研究正在逐步展开,是今后风工程研究大有发展前景的方向。     

考虑风速风向联合分布的双坡屋面风致疲劳研究

为研究风荷载作用下大跨度低矮建筑金属屋面板的疲劳损伤分布规律,以坡度为1/60的双坡屋面建筑为研究对象,基于1975～2019年间的风速风向数据,研究了双坡屋面板50年重现期的疲劳损伤累积值。采用Gumbel分布描述日极值风速分布,混合Von Mises分布描述风向分布,并用单参数Archimedean Copula函数描述二者的相关性,得到了风速风向的联合分布; 基于双坡屋面的测压风洞试验结果,考虑连续变化风速和离散风向角对疲劳寿命的影响,研究了金属屋面板的疲劳损伤累积值。结果表明:双坡屋面板疲劳损伤与主导风向、屋面位置等因素密切相关,位于主导风向处的迎风屋檐、边角等气流分离位置的疲劳损伤累积值远大于其他区域; 良态风环境下,该双坡屋面金属屋面板50年风致疲劳损伤累积值最大可达0.746,风荷载可引起迎风屋檐、边角位置金属屋面板的疲劳破坏; 对于金属屋面板而言,风致疲劳破坏是引发风揭事故的巨大隐患,应高度重视。     

考虑极值风速方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法研究

对于围护结构的设计风荷载（一定重现期的极值风压）,目前工程上普遍采用最不利值方法进行估算,这类方法不符合概率统计意义。只有统筹考虑极值风速和极值风压系数的随机性、方向性及相关性才能给出较为准确的设计风荷载。为此,提出一种全面考虑极值风速和极值风压系数随机性和方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法。首先,提出了极值风压计算所需的三个要素,即各风向的极值风速分布、Cook-Mayne极值风压系数和风向相关性;然后,通过极值风压的概率分布理论分析,给出一个以上述三要素为输入的计算过程简便实用的围护结构风荷载估算公式;最后,以上海地区一栋高层建筑为例,通过与工程上常用最不利值方法相比,验证了本文方法的精确性和实用性。     

哈尔滨点式高层建筑形态对风环境影响的模拟研究

诚然,长期以来,太多的人所关注、赞美、效仿的是高层建筑的辉煌。但对于高层建筑来说也有其危机的一面,恰恰是容易被人忽视的,如高层建筑带来了风环境的恶化和潜在的安全危机问题。从高层建筑周边风环境的安全性、舒适性的角度入手,运用fluent软件对哈尔滨不同形态的点式高层住宅建筑对风环境的影响情况进行模拟分析,从而总结出适合寒地城市点式高层建筑的设计策略。     

基于PHOENICS的场地风环境优化——以某小学设计为例

场地风环境是绿色建筑设计中的重要内容,良好的风环境不仅能够改善建筑场地的舒适度,还能为室内的优质通风创造良好条件。在某小学的设计竞赛方案当中,通过前期对基地的区位、风环境参数、景观、道路、噪声条件的分析确定建筑体块关系即初步方案,利用Phoenics软件对初步方案的建筑体块进行风环境模拟,根据《绿色建筑评价标准》的要求找出风环境缺陷,对方案进行调整和优化设计直至使其满足风环境要求,从而得到风环境适宜的建筑体块,为下一步深入设计打好基础。     

平导压入通风对寒区隧道风温场的影响性研究

为探明平导压入通风方式对高海拔寒区特长公路隧道风向、风速、风压和洞内温度场的影响性,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,通过数值仿真和现场测试,分析了不同通风方式下隧道洞内风场和温度场的分布及变化规律。研究结果表明: 气热耦合三维数值计算显示风在横通道与主洞和横通道毗邻区域形成了明显的涡流区,平导洞内风压、风速明显高于主洞;平导压入通风使平导和主洞最低风速分别增加了90%、104.5%;平导压入通风对洞内最高风温影响较小,均在7.8 ℃~8.2 ℃左右;考虑通风方式、自然风方向和因山体富热产生的隧道内外温差引起的热压差影响,对高海拔寒区特长公路隧道出入口段的防冻长度等应差别化设计,特别要加强主风向隧道一端主洞、平导和横通道的防冻措施。     

断面宽度对纵向通风隧道火风压影响研究

针对不同断面宽度隧道中发生火灾时的火风压变化问题,利用Fluent软件模拟隧道内发生火灾的情况,分析隧道宽度对临界风速的影响以及隧道宽度、火源功率和通风速度对火风压的影响。研究表明,火源功率较小时,宽度越小的隧道,临界风速越大;随着火源功率的增大,临界风速之间的差距减小。火风压中火区绕流阻力和热烟摩阻增量会随着风速的增大而相互作用。导致火风压会先随风速的增大而增大,到达一个峰值后会随着风速增大而减小,最后当通风速度增大到临界风速后趋于稳定的数值。随着隧道宽度的增大,通风速率对火风压的影响逐渐减弱。建立不同宽度隧道在不同通风速率和火源功率下的隧道火风压计算公式,为隧道火灾通风设计提供参考。