基于全风向风环境模拟的住区规划布局研究 ——以西安地区为例

论文摘要

建筑室外风环境对室外的微气候、自然通风、污染物扩散等方面存在非常大的影响。随着城市进程的不断发展,城市中土地资源稀缺,人口密度增加,建筑密度过大与营造良好的自然风环境间产生了相当大的矛盾,尤其是在城市中最普遍的高层住宅建筑中尤为显著。计算流体力学CFD技术的发展对建筑室外风环境模拟提供技术支持,并且在实际工程中得到了广泛应用,但CFD技术较为复杂,涉及参数多样,且我国幅员辽阔,各个城市地区气候不同,季节风环境参数多样。在现有CFD模拟分析方法中,模拟分析标准不一,不同地区缺少因地制宜分析方法及评价标准,从而不能很好的指导规划设计。目前行业内较常用的风环境模拟方法为盛行风模拟分析方法,以主导风向模拟结果代表整体风环境状况。然而我国地域辽阔,不同地区不同季节风环境差异较大。本文对现有研究中建筑室外风环境模拟分析方法进行归纳总结,对气象数据及气候划分方法进行对比分析。借鉴我国香港地区空气流通评估方法中采用的全风向风环境模拟分析方法与盛行风向模拟分析方法进行对比分析。选用错列式、行列式、围合式三种典型高层住区布局形式作为分析模型进行全风向风环境模拟,并选取平均风速、风压、风速比和风速不均系数四个评价指标对比两种不同方法间结果的差异性。经过对比分析,盛行风向法与全风向模拟分析方法四种不同评价指标结果间存在一定的差异,不同评价指标间差异不一。并发现错列式、行列式、围合式三种典型住区布局形式间存在的通风规律。最后以西安某高层住区为例,对该项目采用全风向风环境模拟分析方法,并结合平均风速、风压、风速比和风速不均匀系数四个评价指标对该住区风环境进行了示例分析,为住区规划布局提供建议。

论文目录

摘要

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主要字母符号表

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 建筑发展现状

1.1.2 城市发展问题

1.1.3 城市风场与城市气候

1.1.4 城市风场与城市规划

1.2 研究范围及对象

1.2.1 研究范围

1.2.2 研究对象

1.3 研究目的及意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 研究内容与方法

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究方法

1.6 研究框架

1.7 小结

2 风环境模拟原理及技术参数

2.1 风环境理论基础

2.1.1 风的形成

2.1.2 热压通风原理

2.1.3 风压通风原理

2.2 CFD模拟计算理论基础

2.2.1 数值模拟基础

2.2.2 流体力学计算原理

2.2.3 常用的流体力学分析软件

2.3 建筑风环境模拟技术参数

2.3.1 规范标准及现有研究

2.3.2 模拟参数选择

2.3.3 模拟软件选择

2.4 建筑风环境模拟用气象参数分析

2.4.1 研究现状

2.4.2 季节划分

2.4.3 气象参数选择

2.5 小结

3 典型住区风环境模拟

3.1 模拟参数设置

3.1.1 模型简化

3.1.2 计算域设置

3.1.3 边界条件

3.1.4 网格划分

3.1.5 模型选择与求解

3.1.6 气象参数选择

3.2 风环境模拟结果计算方法

3.2.1 模拟结果计算

pi'> 3.2.2 平均风速V_pi

w'> 3.2.3 综合风压差值P_w

3.2.4 综合风速比VR

3.2.5 风速不均匀系数σ

3.3 西安典型住区不同季节模拟结果分析

3.3.1 西安典型住区风环境模拟结果

3.3.2 盛行风与全风向模拟结果对比分析

3.3.3 不同布局形式模拟结果分析

3.4 不同盛行风分区城市夏季住区风环境模拟

3.4.1 代表城市选择

3.4.2 代表城市气候特征

3.5 代表城市住区风环境模拟结果

3.5.1 模拟参数设置

3.5.2 风速模拟结果分析

3.5.3 风压模拟结果分析

3.6 小结

4 西安某高层住区案例分析

4.1 项目概况

4.2 模拟参数设置

4.2.1 模型简化与网格划分

4.2.2 模拟参数

4.2.3 气象参数

4.3 模拟分析结果

4.3.1 夏季工况模拟结果

4.3.2 过渡季工况模拟结果

4.3.3 冬季工况模拟结果

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.1.1 论文主要工作

5.1.2 论文主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

图目录

表目录

附录1 硕士研究生学习阶段发表论文

附录2 西安三种典型住区不同季节风环境模拟云图

附录3 Matlab平均风速计算程序

附录4 模拟入口边界条件风速UDF

附录5 不同盛行风区代表城市风速、风频气象参数

附录6 不同盛行风区代表城市风环境模拟结果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭雷

导师: 刘加平

关键词: 自然通风,住区规划,住宅建筑,风环境模拟

来源: 西安建筑科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 西安建筑科技大学

基金: 十三五重点研发计划“建筑节能设计基础参数研究”项目(2018YFC0704500)

分类号: TU984.12;TU119

DOI: 10.27393/d.cnki.gxazu.2019.000703

总页数: 131

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