基于CFD模拟技术的深圳市城市风环境分析

常规建筑自然通风设计均是基于城市尺度的主导风向和风速,并未考虑建筑所处地区的地理位置对主导风速和风向产生的影响,然而城市风由于城市街道、河流、建筑高度、布局、以及太阳辐射、温湿度不同,会发生很大的变化,继续利用城市主导风向作为建筑自然通风分析的边界条件,会产生很大的误差。以深圳市为例,通过CFD软件对城市尺度风环境进行模拟分析,初步得出城市不同分区的风环境。     

街区尺度建筑布局对通风性能的影响及评价方法研究

建筑布局是室外风环境的重要影响因素。为研究建筑布局对住宅小区室外风环境的影响,本文建立了9种典型布局的住区模型,通过各季节条件下的数值模拟,分析各个季节不同建筑布局的风环境特征,研究建筑布局对室外风环境的影响。为了量化空间形态对风环境影响,研究了室外风环境评价指标,并对已有指标"通风阻塞比"进行了修正及验证。为全面分析评价建筑室外风环境,提出全风向评价法,并对比分析了单风向(主导风向)与全风向(16风向)的评价结果的差异。     

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。     

基于气象和GIS技术的北京中心城区通风廊道构建初探

利用长年代气象资料、现场观测、高分辨地理信息数据等研究了北京背景风环境、通风潜力分布以及通风廊道对局地微气候的影响,并将研究结果用于北京中心城区通风廊道的规划和构建中.结果表明:近年北京地区年均风速缓慢下降,平均气温和极端最高气温呈上升趋势,中心城区特别是经济和商业中心热岛严重;北京偏北风和偏南风频率最高,城市主通风廊道的走向应与背景风场相一致;在构建次级通风廊道时,宜结合局地“软轻风”的风速和风向分布;通风潜力较大的区域主要为绿地、河道、农田、宽阔街道以及低矮零碎的建筑区,四环内建筑密集、街道狭窄区域的地表通风潜力相对较小;在气温较高时通风廊道有明显的降温作用,可缓解城市热岛;在中小风速条件下,廊道能明显增加局地风速,而在静风或接近静风时,廊道的增风作用则不太显著;最后,基于背景风环境、城市热岛和地表通风潜力分布提出了北京中心城区通风廊道构建的依据、原则和初步方案建议.     

板式建筑通风廊道的多角度构成对风环境的影响

为考察板式建筑构成的通风廊道对风环境的影响及其内在机理,本文以既有的风洞实验为基础,采用单一因素的建筑夹角变化构建典型建筑通风廊道模型,形成0°到180°共12个模拟工况。采用精细的六面体网格实施数值模拟,考虑计算域的水平均匀性和网格无关性并进行实验验证。结论表明风环境变化规律与建筑迎风面积变化显著相关;认为建筑角隅风是廊道中高风速的主要组成部分,上游位置角隅风大导致扩张型廊道的最大风速较汇聚型大;15°和30°2个工况在整个通道内K值小于1,无文丘里效应。同时,文章依据通风廊道的风速分布分析结果为建筑和规划领域提供了指导性的布局依据。     

城市住区室外通风与空气负离子浓度评测研究

选取合肥市东南区域典型居住区为研究对象,运用CFD数值模拟和室外实地观测相结合的研究方法,量化模拟了夏冬两季住区室外环境的风速图,并分析了其模拟通风状况;在此基础上得到了住区内不同环境的通风特征,包括建筑布局、空间形态、建筑密度、交通路网、植物绿化等对通风的影响;再根据模拟参数,在住区内选取样点实地观测了不同环境特征下的住区夏冬两季的空气负离子和风速、温度、相对湿度以及空气正离子等数据,探索了住区室外环境中空气负离子浓度与风速、温度、湿度和空气正离子之间的相关关系。同时进一步整理了近4万个有效数据应用于空气负离子和风速的时空分布研究,推导出夏季风速与空气负离子的线性回归方程,并运用偏相关分析,得出城市住区环境中空气负离子与风速呈极显著负相关,给出了线性回归方程Y=-0.001X-0.003。最后结合建筑布局的组合、开敞空间的设计和线性道路的组织等分析了空气负离子和风速的分布规律,用以说明评价住区室外环境通风状况的可行性,为今后城乡规划和建筑设计提供科学依据和设计思路。     

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。     

高层建筑对周围低层建筑的风环境影响研究

高层建筑的出现会改变其周围风环境,为研究高层建筑对周围低层建筑风场的影响,建立CAARC标准模型进行模拟并与风洞实验结果对比,验证选用的湍流模型、边界条件和建模方法的有效性;为重点研究高层建筑布局和高度的影响,将统计样本按照建筑布局分为4类并结合规范选取3种建筑高度进行数值模拟,分别得到居住区内风速、风速比分布图以及典型测点的最大风速曲线。通过对比居住区内最大风速、最大风速比和典型区域风速变化曲线发现:高层建筑邻近街道区域风速明显增大,迎风面拐角处风速增大现象尤其明显;高层建筑布局对风场分布形态有重要影响,对居住区最大风速影响不大,而高层建筑高度的影响与之相反。给出了当前边界条件不同高度比下的最佳高层分布情况。     

基于统计分析的室外通风环境综合评价方法及其应用

我国大城市中建筑的高密度化已引起城市通风问题,有必要在建筑规划和设计阶段开展室外通风环境评价。针对室外风速风向存在较大随机性的特点,本文提出了以统计分析为评价手段、以换气次数为评价指标的全风向室外通风环境的综合评价方法。本文对上海地区连续10年的地面气象站风速风向观测数据进行了统计分析,拟合得到了可用于室外通风环境评价的16个风向Weibull参数,在此基础上选取了密集街区模型为研究对象,开展了室外通风环境评价方法的应用分析,探讨了街区朝向对室外通风效果的量化影响。     

上海地区住宅建筑布局对室外风环境的影响分析

建筑布局是住宅小区室外风环境的重要影响因素之一,为研究不同布局在不同季节工况下对风环境的影响,本文建立了3种不同布局形式的典型住区模型,基于上海地区的气象数据,利用Windperfect软件进行数值模拟分析,得出各季节下点式布局通风性最佳,其次是行列式,围合式最劣,夏季及过渡季节的人行区域风舒适性也遵循上述规律,但冬季点式布局的局部区域风速过大,风舒适性低于行列式,相关成果可为建筑设计提供参考。