城市住宅小区环境大气局部流动特征研究

根据对城市住宅小区布置形式与空间拓扑特征的研究,建立了适用于城市住宅小区大气环境效应评估的分析模型．利用CFD软件对分析模型在不同风向角时建筑环境内的风速分布状况进行了数值模拟．并重点分析了行人高度的风环境状况．结果表明,当风向角为135°时建筑的风环境较为良好;在建筑设计时应尽量避免风速变化较大的地方成为人流活动较多的地方．     

庭院尺寸与风环境双目标下的展览建筑布局

展览建筑的庭院空间承载多样功能,如室外展览、艺术集市、植物展示以及休憩娱乐等,这些活动与室外风环境息息相关。然而在现有的设计方案推敲中,庭院的大小和布局形态主要依赖建筑师的主观经验,缺少庭院设计与室外风环境的相关性思考。本文对48例国内外知名展览建筑的庭院面积进行归纳整理,通过散点曲线拟合,得到展览建筑的首层建筑面积与庭院面积的一元二次函数关系,对展览建筑在设计方案阶段有指导意义。基于此,本文提出5类典型布局模型,以夏热冬冷地区气候条件（以杭州为例）为依据进行风环境模拟,通过适宜风环境的面积占比和测点风速的稳定性来评价建筑布局对庭院风环境的影响。总结得出,U型围合（东向庭院）、分段围合（西向庭院）和分段围合（东向庭院）的适宜风环境区域占比基本稳定在99%左右,可以提供较理想的室外观展空间,其中U型围合（东向庭院）的测点方差值较小,庭院风速变化更稳定,符合室外观展的风环境需求。本研究为创作具有良好室内外布局和适宜风环境的展览建筑提供设计参考。     

应用PHOENICS软件对建筑群风环境的模拟和评价

选择实用易行的计算机数值模拟方法作为本文研究风环境的切入点,详述了适合风环境湍流数学模型的选择、建立及相应的边界条件.首先应用PHOENICS软件对风绕单栋建筑时的流场进行了模拟分析,其次通过将三维CAD图转换到PHOENICS软件中的方法,在冬季北风最不利工况下,对某实际复杂建筑小区的风速场进行了模拟,实现了理论与实践的结合.结果证明采用计算流体力学的方法并借助于商业软件PHOENICS可实现对建筑小区风环境的模拟,其对建筑小区风环境的优化设计有一定的指导意义.     

基于CFD模拟的城市住区形态参数对大气污染物扩散影响

基于城市下垫面对大气污染物传输扩散的影响,选择北京市某处住宅集中区中2个开发年代与空间形态特征不同的街区,采用大气环境质量监测与计算流体力学风环境模拟相结合的研究方法,分析了城市街区尺度上"城市形态-风环境-大气污染"的三元关系与作用机制,为合理规划城市街区空间形态、建设绿色健康城市与和谐宜居社区提供科学依据.研究结果表明,风速是影响街区大气污染物质量浓度的主要因素之一,改善街区内部通风条件有利于大气污染物的迁移扩散.空间形态特征不同的2个街区的内部风环境呈现明显差异,建筑物密集、空间相对封闭的街区内部气流交换能力弱,不易于大气污染物传输扩散.反映街区空间形态特征的建筑密度、围合度、建筑平均体积、建筑平均高度及建筑高度标准差5项城市形态参数与街区内部风速显著相关.其中,建筑密度、围合度与风速呈负相关关系;增大相邻建筑物高度差有利于污染物垂向迁移与高空消散.因此,在城市住区规划中,应综合考虑平面布局、竖向设计与建筑选型等方面对街区通风条件和大气污染物消散的影响,以提升居住街区的环境空气质量.     

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1.5 m高度处人行区域的风速均低于5 m/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5 Pa,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。     

海南岛沿海近地面风时空分布特征的观测分析

利用2012年海南岛沿海6个常规气象站、2个海岛站的逐时风向、风速资料,分别对全年以及不同季节内近地面风速大小、风速日变化以及风向频率分布等进行了统计分析.结果表明:2012年全年海南岛沿海近地面风速约在1.8~5.7 m/s之间,其中三亚站风速最大,冬季高达6.5 m/s,大部分站点夏季风速最弱,最大风速出现在春、冬季;海南岛南部沿海风速大于北部,东部大于西部;各站24 h风速基本呈现白天大、夜晚小的典型特征,由于所处地形、植被独特,三亚部分季节风速呈现相反的日变化特征;全年各站基本存在两个盛行风向,大部分站点近地面风向与南海季风的风向变化较为一致,夏季以南风、西南风为主,冬季以北风、东北风为主;各季沿海近地面风向南北部差异较大,东西部差异较小,随着季节转变,南部沿海盛行风转向最明显,东西部次之,北部则不明显.     

风环境视野下基于AI的高层住宅总图生成方法

针对高层居住区布局的自动生成方法和风速预测技术进行研究,设计主要用于住宅布局自动生成、风环境性能模拟与对比寻优的方法. 根据中国长三角地区居住区数据提取和建筑法规,提出遗传算法的适应度函数和优化目标,建立建筑布局自动生成算法;利用全卷积神经网络 (FCN) 的图像学习特点,构建基于全卷积神经网络的计算流体动力学 (CFD) 代理模型,得到优化布局的风速分布特征. 实验结果表明,所提出方法的误差在有效范围内. 此外,相比传统风环境模拟软件Phoenics,所提出方法能显著降低风环境模拟耗时,并有效避免建筑师个人经验的局限性问题. 该方法可以自动学习方案排布,快速得出特定容积率与地块条件下高层住宅布局的最优解法,为当今快节奏的建筑设计提供人居环境性能方面的指导.     

风环境视野下高层建筑群朝向——以杭州钱江新城四季青路地块为例

由于现在城市建筑呈现高层化和密集化的趋势,高层建筑对其所处地块内的风环境的影响十分显著,并且进一步影响到其室外行人的舒适性.改善高层建筑周边风环境是一个亟待解决的问题.首先,通过对杭州市钱江新城四季路地块6栋高层建筑群的周边风环境进行实测,筛选出建筑群体朝向对室外风环境影响较大的部位并确定测点.其次,针对所发现的风环境不佳问题,通过建立地块模型,不断改变各建筑单体的朝向角度,得到8种典型朝向布局.最后,利用CFD流体力学数值分析模拟软件phoenics对8种布局进行模拟,得到人行高度(1.5m)上的风速比的分布情况.对比发现,通过建筑朝向的改变能够达到优化高层建筑群周围风环境的目的,通过探求风环境与建筑朝向之间的关系,研究结果为本地区进行高层建筑群体朝向设计时提供参考.     

平面布局对高层建筑群风环境影响的数值研究

马剑，陈水福采用基于Reynolds时均方程和重正化群（RNG）k-ε湍流模型的数值模拟方法，分析了由6幢方形截面高层建筑组成的建筑群的周围风环境.通过改变初始呈两行三列布置的各列建筑的横风向间距，得到了8种不同布局型式的建筑群，对各建筑群周围人行高度（2 m）处的风速比和风速矢量场进行了比较.结果显示，当6幢建筑成围合型排列或成两行平行（并列型）排列时风环境较佳，当成Y型或U型排列时巷道效应和风速加强现象比较严重.     

绿化与建筑环境的融合

绿色植物作为自然环境的代表,其视觉感受、生态效应和人文景观影响着人们生活和建筑环境的方方面面.小区设计中绿化与建筑环境的互相融合,成为设计师们努力探索及研究的新方向.     

基于风环境模拟对高层住区布局的优化

居住区风环境是衡量居住环境的重要要素。以合肥市某居住区规划设计方案为样本,选取规划设计阶段的两套方案,运用Airpak软件进行数值模拟,分析两套方案在夏季和冬季不同风场条件下的风环境。依据国家现行标准对1. 5 m人行高度处风速、风压等评价指标进行优劣评价,归纳建筑布局对风环境的作用和效应,得出构建开敞的通风廊道能够充分改善夏季住区内部的通风效果。旨在优化高层住区的风环境,为构建舒适健康的居住区规划设计提供理论指导。     

夏热冬冷地区秋冬季节室外热舒适研究

为了研究夏热冬冷地区秋冬季的室外热舒适情况,选取合肥地区进行研究,在合肥市某高校采取现场环境实测与问卷调查相结合的方式,研究了秋冬两季室外人群热感觉与热舒适的变化情况。通过调查得到了温度、风速、湿度与太阳辐射对人体热舒适影响程度的排序,以及各参数对人体热舒适影响的比重,分析了主观热舒适影响比重与期望,讨论了热感觉与热舒适的变化关系,探究了人体不同身体部位对热舒适性的影响,并引入PET和SET*预测热感觉的数学模型,通过回归分析建立了适用于合肥地区秋冬两季室外环境的热感觉预测模型。研究表明：合肥地区秋冬两季受访者对室外环境热舒适性整体可接受度较高,而秋季高于冬季,其中面部对受访者主观热舒适影响最大。影响室外热舒适的热环境参数主要为温度,环境相对湿度对其影响较小。在秋季,受访者热舒适与热感觉变化呈二次函数关系,在冬季则呈现正相关关系;并且秋季的变化远强于冬季。     

显热回收装置及其系统应用于北京办公建筑的可适应性

以北京地区办公建筑为重点研究对象,结合实测方法,选取北京地区办公建筑中应用较为广泛的板翅式及转轮式显热回收装置及其系统为实测对象,分析了室外温度、风速等因素对热回收装置的热效率、降低新风能耗的贡献率以及全年运行能耗的综合影响.分析结果表明,板翅式显热换热器在北京地区冬季采暖期使用时,当迎面风速vy1.5 m/s,显热效率η=60%～70%,可降低新风能耗50%以上;而板翅式及转轮式显热回收装置在北京地区夏季的可适应性较差,绝大多数时间η低于《公共建筑节能设计标准》要求的60%.     

海港码头混凝土表面氯离子质量分数随季节变化规律

分别在一年内的4个季节对某使用多年的海港码头同一区域结构进行现场取样,采用氯化物快速测定法分析混凝土表面和内部氯离子质量分数,并应用Fick第二定理,回归得到混凝土名义表面氯离子质量分数.据此得出海港码头混凝土表面氯离子质量分数随季节变化的规律：表面氯离子质量分数随季节变化曲线呈明显的单峰高斯分布,夏季达到峰值,而冬季最低.通过统一的数据建立基于单峰高斯方程的海港码头混凝土表面氯离子质量分数的季节影响系数经验表达式.用温度作为主要影响指标来描述海港码头混凝土表面氯离子质量分数随季节变化的规律是可行的.     

教学组团夏季室外热环境特征与计算模型验证

对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测。根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征。测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空〉天井〉透水砖路面〉不透水砖路面〉混凝土路面。夜间,各测点的热舒适性基本一致。将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究。研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合。     

不同气候条件下典型城市的体育馆 自然通风模拟及潜力分析

对夏热冬暖与温和气候条件下的典型城市体育馆进行了自然通风数值模拟及潜力分析。首先,对两种气候条件中的典型城市体育馆进行了自然通风数值模拟;然后,通过对比不同地区典型城市夏季、冬季和过渡季节的气流组织和舒适性分布情况,提出了合理的风压驱动自然风设计策略;最后,对不同气候条件中典型性城市的体育馆自然通风进行了潜力分析。     

Optimal design of vegetation in residential district with numerical simulation and field experiment

Vegetation plays a key role in improving wind environment of residential districts, and is helpful for creating a comfortable and beautiful living environment. The optimal design of vegetation for wind environment improvement in winter was investigated by carrying out field experiments in Heqingyuan residential area in Beijing, and after that, numerical simulation with SPOTE (simulation platform for outdoor thermal environment) experiments for outdoor thermal environment of vegetation was adopted for comparison. The conclusions were summarized as follows: 1) By comparing the experimental data with simulation results, it could be concluded that the wind field simulated was consistent with the actual wind field, and the flow distribution impacted by vegetation could be accurately reflected; 2) The wind velocity with vegetation was lower than that without vegetation, and the wind velocity was reduced by 46%; 3) By adjusting arrangement and types of vegetation in the regions with excessively large wind velocity, the pedestrian-level wind velocity could be obviously improved through the simulation and comparison.     

生态建筑周围行人高度风环境的数值预测

为保证舒适性和良好的自然通风,生态建筑对室外风环境,特别是行人高度的风环境有着明确的要求.为此,在生态建筑的规划和设计时,有必要借助风洞试验或数值模拟方法对规划和设计方案进行检验和修正.本文采用有限体积法和SIMPLE算法,对天津中心生态城中首个绿色建筑的设计模型周边行人高度风环境进行了数值模拟分析,并根据数值模拟结果对设计方案提出了参考建议.     

建筑能耗计算的海洋气象参数逐时化方法

为获取适用于海洋性气候条件下关键节能气象参数的逐时化方法,针对温度、露点温度、相对湿度、风速、大气压5种节能计算气象参数,通过对比内陆代表城市和沿海代表城市,分析了线性插值、三次样条插值、分段三次Hermite插值、Akima插值和径向基插值法在海洋性气候条件下的适用性及特点。研究表明：海洋性气候条件下,冬季温度最佳插值法为三次样条插值,湿度为Akima插值,夏季温度和湿度的最佳插值法同为分段三次Hermite插值;露点温度的最佳插值法在冬、夏两季同为线性插值法、风速和大气压的最佳插值法在冬、夏两季同为Akima插值法;不同气象参数的插值准确性在相同的季节整体变化趋势相同,夏季插值精度由小到大为风速、露点温度、湿度、温度、大气压,冬季为露点温度、风速、湿度、温度、大气压。露点温度、湿度和风速插值精度受地域影响程度较大,三者受地域影响由小到大依次为湿度、露点温度和风速。温度、大气压数据插值精度受地域影响小。