建筑室外风环境CFD模拟教程-城市建筑通风流体模拟仿真fluent、phoeincs
建筑设计中的CFD仿真
CFD仿真在建筑设计中的应用建筑设计是一个比较复杂的系统，包括选址、功能设计、资源利用、节能设计、绿化设计、水环境设计、风环境设计、光环境设计、声环境设计等。
在绿色建筑构建全过程内，需要对建筑设计、建筑性能等多个参数进行模拟计算，主要包括建筑室内外风场的模拟计算、建筑能耗模拟计算、热岛强度模拟等。
自从1974年CFD技术被首次应用于空调设备工程模拟空气流动以来，CFD 技术进人建筑领域已有几十年历史。
建筑室外风环境作为绿色建筑的重要组成部分，良好的建筑室外风场不仅可以营造安全、舒适的建筑风环境，利于污染物的排放，避免二次风的出现。
借助CFD技术，在建筑设计过程中提供一种基于气候的思维方法，进行设计验证、客观分析和科学预测，针对特定的建筑风环境条件下建筑场地、技术和形态布局的研究，形成一种系统化的设计体系。
整体流场图局部流场图整体压力分图局部压力分布图Clabso软件对某地区公共建筑群外流场和风压进行仿真计算。
可以发现局部出现流动分离、涡的脱落和振荡，这些现象会在建筑物室内产生噪音，影响室内人员的工作和休息。
另外，还可研究不同风速下城市空气污染、自净能力、局部强风等因素，在建筑物设计阶段进行风环境评价。
绿色建筑同样也强调室内环境,。
在建筑功能设计阶段，可以用CFD技术模拟火灾发生时烟雾的扩散情况，帮助建筑师在较难确定烟雾走向的复杂空间里合理安排疏散交通；在节能设计中，可以利用CFD技术模拟建筑室内通风、人体舒适度、室内温度等指标，从而用最低能耗满足人们所需的舒适空间。
电影院模型电影院气流模拟流畅图Clabso对某电影院放映厅内部气流进行仿真计算。
可以发现在前排区域和后排区域都出现了强烈的旋涡流动，在该区域的观众会感到不适，影响观影。
另外从放映厅是人员密集型场所，可以通过该软件研究该场所的排烟系统，确保人员安全。
办公室内环境的好坏直接影响着人体健康、舒适度、工作效率等，人的热舒适感主要建立在人和周围环境正常的热交换上。
基于FLUENT的建筑物风沙两相流场数值模拟
基于FLUENT的建筑物风沙两相流场数值模拟基于FLUENT的建筑物风沙两相流场数值模拟随着城市化进程的加快，城市建筑物带来的风沙问题逐渐凸显。
为了优化城市建筑物的设计和提高城市环境的质量，建筑物风沙两相流场数值模拟成为一个重要的研究领域。
本文基于FLUENT软件，通过数值模拟的方式，对建筑物风沙问题进行了研究。
建筑物风沙问题是指由于风的作用，建筑物周围的大量沙尘颗粒被悬浮在空气中，形成风沙现象。
这不仅会对建筑物的外观和耐久性造成影响，还会对周围环境和人体健康造成威胁。
因此，研究建筑物风沙问题具有重要的理论和实践意义。
FLUENT是一种基于计算流体力学原理的数值模拟软件，可以用于模拟不同领域的流体力学问题。
在建筑物风沙模拟中，FLUENT可以模拟风场和颗粒物运动两个方面的物理过程。
通过建立风沙两相流方程组，FLUENT可以计算风场的分布，并预测建筑物周围的沙尘颗粒运动轨迹和浓度分布。
具体来说，模拟建筑物风沙问题的过程包括以下几个步骤。
首先，需要对建筑物和周围环境进行几何建模。
可以使用CAD软件绘制建筑物的三维模型，并将其导入到FLUENT中。
同时，还需设置起始风速、沙尘颗粒的初始分布和体积浓度等参数。
接下来，需要建立风沙两相流场方程组。
风场方程可以通过雷诺平均-纳维尔-斯托克斯（RANS）方程或大涡模拟（LES）方程进行模拟。
沙尘颗粒的运动可以通过离散相模型进行描述，考虑颗粒之间的相互作用、颗粒与流体之间的相互作用以及颗粒间和颗粒与建筑物之间的碰撞等。
然后，进行数值求解。
借助FLUENT提供的求解器和网格生成工具，可以对建筑物风沙两相流场进行数值计算。
通过迭代求解风场方程和颗粒运动方程，可以得到建筑物周围风场和沙尘颗粒的分布情况。
最后，对模拟结果进行分析和评估。
可以通过对风速、压力、沙尘颗粒浓度等参数进行统计和可视化分析，以评估建筑物周围的风沙状况。
同时，还可以通过与实验数据进行对比，验证数值模拟的准确性和可靠性。
建筑风环境CFD模拟案例
某小区区建筑风环境模拟报告目录1. 模拟过程及使用软件介绍 (2)1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍 (2)1.2 建筑风环境模拟过程 (2)1.2.1 几何模型的建立 (3)1.2.2 网格的划分 (5)1.2.3 求解参数设置 (6)2. 模拟结果 (12)3. 建筑风环境模拟研究思路及问题 (16)附录I 从百度地图获取三维几何模型的尝试 (17)附录2 Fluent入口边界速度UDF命令 (19)REFERENCE (19)建筑风环境的研究主要有三种方式：现场实测、数值模拟和风洞试验。
随着计算机软硬件技术水平的发展，计算能力及计算精度不断提高，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics：CFD）的理论和方法得到了不断改进。
基于CFD 技术对流场进行模拟具有操作周期短，操作成本低，可反复修改的特性，相比较于现场实测和风洞试验具有更广阔的应用前景。
但是由于数值模拟技术对输入的参数十分敏感，必须辅以现场实测或风洞试验的验证。
本次模拟区域直径500m，模拟的工况为10m高度处风速为10m/s，风向为225°，输出结果查看高度10m,20m,40m,78m,100m处的速度云图、速度矢量图和压力云图。
1. 模拟过程及使用软件介绍1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍（1）前处理软件ANSYS ICEM CFD 15.0ICEM是ANSYS CFD软件族中前处理软件之一。
具有强大的网格划分功能，接口丰富，可接受绝大多数几何模型格式导入，例如AUTO CAD、SolidWorks、PRO/E等。
（2）求解软件ANSYS Fluent 15.0占据CFD领域绝对领先地位的流体仿真软件。
具有多种物理算法、物理模型。
在医学、航天、机械工程等领域均应用广泛。
（3）后处理软件Tecplot 360提供丰富的绘图格式，具备强大的CFD结果可视化功能，图形美观。
1.2 建筑风环境模拟过程使用计算流体力学对建筑室外风场进行数值模拟一般包括以下四个步骤：（1）几何模型的建立（2）对几何模型进行合适的网格划分（3）将划分网格后的模型导入Fluent，设置求解参数并求解（4）结果的后处理（速度云图、速度矢量图、压力云图等）1.2.1 几何模型的建立在几何模型的建立部分，现阶段采用的是陈宸的模型，他是根据彰武校区附近区域的城规图建立CAD 三维模型（据陈宸描述来自他建筑学院的朋友提供）。
建筑风环境CFD模拟案例
某小区区建筑风环境模拟报告目录1. 模拟过程及使用软件介绍 (2)1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍 (2)1.2 建筑风环境模拟过程 (2)1.2.1 几何模型的建立 (3)1.2.2 网格的划分 (5)1.2.3 求解参数设置 (6)2. 模拟结果 (12)3. 建筑风环境模拟研究思路及问题 (16)附录I 从百度地图获取三维几何模型的尝试 (17)附录2 Fluent入口边界速度UDF命令 (19)REFERENCE (19)建筑风环境的研究主要有三种方式：现场实测、数值模拟和风洞试验。
随着计算机软硬件技术水平的发展，计算能力及计算精度不断提高，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics：CFD）的理论和方法得到了不断改进。
基于CFD 技术对流场进行模拟具有操作周期短，操作成本低，可反复修改的特性，相比较于现场实测和风洞试验具有更广阔的应用前景。
但是由于数值模拟技术对输入的参数十分敏感，必须辅以现场实测或风洞试验的验证。
本次模拟区域直径500m，模拟的工况为10m高度处风速为10m/s，风向为225°，输出结果查看高度10m,20m,40m,78m,100m处的速度云图、速度矢量图和压力云图。
1. 模拟过程及使用软件介绍1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍（1）前处理软件ANSYS ICEM CFD 15.0ICEM是ANSYS CFD软件族中前处理软件之一。
具有强大的网格划分功能，接口丰富，可接受绝大多数几何模型格式导入，例如AUTO CAD、SolidWorks、PRO/E等。
（2）求解软件ANSYS Fluent 15.0占据CFD领域绝对领先地位的流体仿真软件。
具有多种物理算法、物理模型。
在医学、航天、机械工程等领域均应用广泛。
（3）后处理软件Tecplot 360提供丰富的绘图格式，具备强大的CFD结果可视化功能，图形美观。
1.2 建筑风环境模拟过程使用计算流体力学对建筑室外风场进行数值模拟一般包括以下四个步骤：（1）几何模型的建立（2）对几何模型进行合适的网格划分（3）将划分网格后的模型导入Fluent，设置求解参数并求解（4）结果的后处理（速度云图、速度矢量图、压力云图等）1.2.1 几何模型的建立在几何模型的建立部分，现阶段采用的是陈宸的模型，他是根据彰武校区附近区域的城规图建立CAD 三维模型（据陈宸描述来自他建筑学院的朋友提供）。
流体模拟.通用CFD软件-phenics生活小区通风学习资料
1、 CAD下建立模型CAD模型要求：（1）三维实体模型；（2）在第一象限（或建立模型后移动到第一象限）；（3）STL格式输出。
建立如附件的CAD模型“三维实体总图（南区）.dwg”，输出“三维实体总图（南区）.stl”2、打开PHOENICS-VR,进入phoenics;Files;Start new case;Flair(调入CAD模型,按下面操作)OBJObjectNewNew ObjectShapeSTL File浏览找到：三维实体总图（南区）.stlOKThe size from Geometry file 改成 YESGeometry scaling factor 输入：0.001 （备注：CAD是mm单位，phoenics是 m 单位）OK调整PHOENICS-VR窗口（下面在PHOENICS下建立模型）MenuGeometryDomain size 1128 , 994 , 200APPLYOK鼠标选中建筑物模型（下面将建筑物移动到计算区域中间）PositionX:282Y:249ResetFit to windows (适合窗口)Nearest head on （正视窗口）OK下面建立边界条件ObjObjectNewNew objectType 里面选取 WINDAttributesWind speed 4.5Reference high 10Wind direction 45Profile type power lawInclude open sky YESOkOk(备注：以上操作主要设置了下面内容，东北风（45度）10米高的速度，选用了指数来流速度分布，天空的速度也是按指数来流速度计算出的，同时你也可以选取度面的粗糙度)现在已经可以计算，不过在计算前先检查一下网格，缺省设置的网格太粗，需要加密。
MenuGeometryX-auto Y-auto Z-auto 鼠标点击改变成X-Manual Y-Manual Z-ManualX-directionFree allOkY-directionFree allOkZ-directionFree allOkNumber of cells 60 60 20ApplyOkSourcesGravitational forces offPropertiesThe current domain material is 选择 gas 里面的 0号物性OkNumersTotal number of iterations 1500OuputMonitor-cell locationProb position500 500 5 (设置监视点位置)Top MenuOk模型建立结束RunSolverOk计算结束以后进入后处理RunPoster processorVR-viewerOk可以看速度、压力等矢量、标量图，画流线可以作出动画。
fluent软件在建筑物风环境问题方面的应用
ｆｌｕｅｎｔ软件在建筑物风环境问题方面的应用韩浩玉胡非（中翌科学院丈气物理霹｝究瓢大气边界攫物理与大气化学国家重点实验塞１０００２９）摘要建筑物的存在（以方澎或矩形为侧），引起本底流的速度硒和压力场变化，如图１所示。
当来流与建筑物缝风蕊垂赢时，其绕流流场搿分凳三个区域，鄄位移区、室腔区糯尾漉区。
建筑物对驸近风场的影响辑产生弱恁害主要有两方瓶，一是在建筑物迎风面拐角处，由于流线密集导致风速的增大，造成拐角附近幸亍太不安全；舅一方瑟，建筑物舔近菜鎏地方风速骥变，且不稳竞，形成不好逢驰风珥境。
对风环境滴题的研究，比较多的是采用风溺实验、袋场翳测、数学模型等方法。
隧藿计算规技术的发展，数馑模式方法或为这一领竣的发展方向。
本文就是利用Ｌｅｎｔ软件对建筑、物周围的风场进行了模拟和分析。
７ｎｕｅｎｔ软件由藩名的计算流体力学软件公霹Ｆｌｕｅｎｔ生产，可戳用来模撅献不胃篷缩到琏度霹援缨范爨内麴复杂流动。
针对不弱鳇流动，ｆｌｕｅｍ提供了多种模型，本文选用其中的ｋ，湍流模型进行计算。
本文所选建筑物尺寸为Ｌ×Ｈ×Ｗ＝３０ｍ×３０ｍ×１０ｍ，分尉计算了单钵建筑物风从燕嚣歇、联个建筑物组套双从正璇和侧面吹的情况，所选计算区域为２００ｍ×９０ｍ×２５０ｍ，如图２所示。
计算馘域粥ｆｌｕｅ哦软律牵的黼萋簸理器ｇａｍｂＡ采弼兰图ｌ方璐建筑物绕流流场示意图翌２计舞对象及计算毯域示慧臻角形嬲格避行嬲撂他，襁始风速取１０ｍ／ｓ，方内正ｘ方肉，模拟缝暴见驸图。
从图一中Ｗ以嚣到以下几个明显的区域：建筑物迎风面的阻塞、建筑物上表面及侧表两的流体分离．建筑物下风向的隧流满旋以及又一次的流体分离．这与前面所提到的建筑耪绕滚滚场是一致豹。
鬻二辩圈兰主簧显示建筑耨乏闻流场情况．图＿＝中建筑物之闻宥夺的涡蕊。
聪圈点中建筑物之阕形成强风区，朗渠道效疲。
从风速大小妁变他采看，建筑物迎风面风速迅遮变小，而在上表面及侧表面以及当风从两个建筑物之间穿过时形成强风区，风速比初始风速增太约０．４倍，并且通道风速略大子拐角风速，在建筑物背面则形成弱的，一，；』～一，一矽／■｝＼∥。
试析室外风环境CFD模拟
试析室外风环境CFD模拟0.引言CFD具体指的是计算流体力学的一种模拟测算与设计方式，这种方式近似于方程求解的计算方式。
随着我国商用软件的不断开发与应用，CFD模拟计算技术在工程界逐渐发挥出越来越大的实际作用。
本文主要对室外风环境下CFD模拟的建筑设计要素进行探究，结合CFD模拟设计案例进行分析与研究，为我国今后的室外风环境CFD模拟规划与设计工作提供可行性参考。
1.室外风环境下的CFD模拟建筑设计机理1.1选取有效的数学参考模型在我国常见的建筑小区内部，室外风环境的流动特征具有不可压缩性与低速湍流性。
常用的数学模型具体分为大涡模拟模型及标准k-ε模型等多种形态。
其中大涡模拟模型旨在利用非稳定状态的NS方程式来直接模拟大尺度涡，通过这种方式对区域环境内的CFD模拟情况进行准确测算与记录[1]。
大涡模拟模型在使用过程中不会直接计算小尺度涡，对计算机的速度与内存要求较高，往往还需要计算很长时间，在使用过程中需要根据实际情况进行准确选择。
标准k-ε模型的使用成本较低，其数值波动较小，但计算结果以及精密度较高，在低速湍流数中的应用效果显著。
建筑规划设计人员在实践工作中应根据不同模型的实际特征，准确选择相应的数学参考模型进行计算。
1.2选择正确的计算区域及物理模型随着我国建筑形式的不断发展与变化，当下社会在建筑风格设计的多样性与功能性上出现了极大的改变，小区建筑在正常规划与设计的过程中更需要切实满足住户的是要求，在规模形态的设计与要求上更需要符合整体区域环境的特征，切实保证小区建筑的整体性与功能性[2]。
小区建筑在使用过程中风场作用的范围较大，因此，建筑规划设计人员在实践过程中应对小区建筑的整体区域环境进行准确判断与计算，如果过分增大计算区域，则会相应的增加计算成本，但是如果计算区域不足，则会严重影响规划设计的质量及准确性，因此，如何选择计算区域逐渐成为建筑规划设计人员需要重点关注的问题。
同样，建筑规划设计人员在选择小区模型的过程中，一般都应该选用AUTCAD来进行设计，以此提高建筑模型的精准程度，但在某些特殊情况下，为减小计算的节点、加快模型制作的速度，建筑规划设计人员往往需要忽略实际建筑群当中的微小凹凸处，直接选用与实际建筑接近的模型，通过计算结果进行准确分析。
浅谈CFD技术在建筑风环境模拟中的应用
浅谈CFD技术在建筑风环境模拟中的应用摘要近年来，建筑的风环境越来越多地引起人们的重视。
风是构成环境，尤其是室外环境的重要因素之一，风和城市环境、建筑环境有着密不可分的关系，并对城市规划、建筑设计和结构设计等领域起着很大的影响。
然而人们对风环境的掌握十分困难，传统的模拟手段费时、费力，且结果收集存在误差。
近些年来，CFD技术越来越多的被各行业的技术人员用来作数字化模拟的手段，其不可替代的优势必将使建筑模拟技术实现新的飞跃。
关键词：建筑风环境CFD技术AbstractIn recent years, more and more people pay attention to building wind environment. Wind is one of the important factors constituting the outdoor environment, wind and the urban environment, the built environment has a close relationship, and urban planning, architectural design and structural design field plays a big impact. However, it is very difficult to master the wind environment, The traditional analog means consuming and laborious. In recent years, more and more of the technical staff of the various industries used CFD technology as a means of digitized analog, its irreplaceable advantages will make the building simulation technology to achieve a new leap.Keywords: Building wind environmentCFD technology0.引言人、自然、建筑、城市一直是紧密相关的概念，而风与他们都有关系。
phoenics基础内容中文版建筑风环境模拟
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24
• 选择New Object，打开新建物体对话框。设置物体的类型、大小、位置 和形状。
• 给物体命名，设置类型（实体Blockage、风口Inlet、风机Fan等）
• 设置物体形状，打开shape，从Geometry对话框可以找到PHOENICS自带 的各种各样几何形状的物体。
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• 设置新建物体的大小 • 设置新建物体的位置
标题
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7
计算域尺寸定义
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9
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10
1.3 VR操作界面-菜单栏 File
新建算例 打开已有的案例 从案例库中调入例子 打开监视窗口 保存 保存图片
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读入Q1文件 打开结果文件
11
Settings
检查点参数设置 添加文本
后处理时可用 绘制线性图 调整鼠标旋转速度 调调整整光缩线放速度
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标题
12
View
调整视窗
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常用控制面板
工具栏管理
阵列 复制 定义位置
定义尺寸
13
Run
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前处理 求解：一般求解及并行求解 后处理
修补工具
14
修补工具介绍：
/phoenics/d_polis/d_docs/facetfix/building.stl , 经过修补后的文件会自动保存为building0.dat
1.坐标系的选取，有笛卡尔坐标，圆柱极坐标，贴体坐标； 2.定常和非定常求解选择； 3.计算域的设置，即Domain Size； 4.网格的设置，即Number of cells
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47
PARSOL
坐标系选择
计算域尺寸 网格数
分块网格 加密处理
建筑物通风模型的数学建模及其流体动力学仿真分析
建筑物通风模型的数学建模及其流体动力学仿真分析建筑物通风是保障室内空气质量和提供舒适环境的重要因素之一。
为了实现高效的室内通风系统，需要进行数学建模和流体动力学仿真分析。
本文将探讨建筑物通风模型的数学建模方法以及流体动力学仿真分析的应用。
一、建筑物通风模型的数学建模方法建筑物通风模型的数学建模是基于室内和室外环境的物理特性，通过数学方程来描述和计算通风过程。
常用的建筑物通风模型包括简化室内通风模型、多区域传热通风模型和计算流体动力学模型。
1. 简化室内通风模型简化室内通风模型基于空气质量守恒方程和能量守恒方程，并结合室内空气分布的特点，进行简化和假设，将室内空气分为若干个控制体，并对每个控制体的流入和流出进行计算，从而得到室内通风过程的数学描述。
2. 多区域传热通风模型多区域传热通风模型将建筑物划分为若干个区域，每个区域内的温度、湿度和流速等参数可以独立进行计算，并考虑区域之间的传热和通风过程，通过耦合各个区域的数学方程，得到整个建筑物的通风模型。
3. 计算流体动力学模型计算流体动力学模型是一种基于数值方法的通风模型，通过将建筑物和周围环境划分为网格，并在每个网格内求解流体的守恒方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程等，得到局部区域的流动特性，再通过耦合各个区域的数学方程，得到整个建筑物的通风模型。
二、流体动力学仿真分析的应用流体动力学仿真分析是一种通过数值模拟方法来研究建筑物通风效果的技术。
它可以通过解析建筑物通风过程的数学方程，得到细节的流动特性，为改善建筑物通风设计提供依据。
1. 通风效果分析通过流体动力学仿真分析，可以模拟建筑物内部的风流场分布，评估通风效果。
例如，在厨房或厕所等需要排除有害气体的区域，可以通过仿真分析得到最佳通风方案，保证有害气体及时排出，提高室内空气质量。
2. 气流路径分析通过流体动力学仿真分析，可以模拟建筑物内部的气流路径，确定气流的流动方向和速度。
这对于室内环境控制和防止冷热空气混合具有重要意义。
(2020年整理)Fluent模拟的基本步骤.doc
Fluent模拟的基本步骤1.运行Fluent 出现选择Fluent version选择界面一般二维问题就选择默认的2d，即单精度二维版本就可以了，但是本问题求解区域是一个扁长形状的，建议选择2ddp，即二维双精度版本，计算效果更好。
2.打开网格文件从菜单file→Read→Case→选择fin目录下的fin.msh文件3.指定计算区域的实际尺寸在Gambit建立区域时没有尺寸的单位，此时应该进行确定，也可以对区域进行放大或缩小等。
在菜单Grid下选择Scale出现上面的对话框。
将其中的Grid was created by 中的单位m，更改为mm，此时scale factor X和Y都出现0.001。
然后按Scale4.选择模型该问题是稳态问题，在Solver 中已经是默认，只是求解温度场。
由菜单Define →Models→Energy然后选择Energy Equation。
5.指定边界条件和求解区域的材料需要将求解区域的四个边界进行说明，由菜单单Define →Models →Boundary conditions。
首先设置左边界，即肋根的条件。
点击left项，Type 列表中缺省指定在Wall，所以不需要改变，再点击Set选择thermal conditions列表中的Temperature，并且在右侧Temperature(k)中填入323（即50℃），然后点击OK完成。
按照同样方法对up、down和right 三个边界进行设置。
这三个边界均为对流边界，需要给出表面传热系数和流体温度。
本问题的求解区域为固体，并且设定其物性参数。
在zone 列表中选择zone(在Gambit 中指定的名字)，已经是默认的solid.点击set点击Edit编辑材料的物性，本问题只是设计材料的导热系数，所以仅需将导热系数的值更改为160，然后点击Change后再close，上一个页面后按ok。
此时可关闭Boundary conditions。
建筑室外风环境CFD模拟概述-城市风环境热岛效应fluent
《建筑室外风环境CFD模拟概述》各位同学大家好，我是七师兄，今天我们来学习《建筑室外风环境CFD模拟专题课》的第一讲，《建筑室外风环境概述》。
01我国幅员辽阔，气候复杂多样，有温带季风气候、亚热带季风气候、热带季风气候、热带雨林气候、温带大陆性气候和高原山地气候等气候类型，从南到北跨热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带气候带。
广大地区的气候环境差异，造成北方、长江流域及亚热带地区完全不同的风环境。
随着我国城镇化的发展，大量高大建筑被建成。
新建建筑如何适应当地的气候条件，从而一方面满足居住要求的同时，另外一方面实现建筑节能，都对建筑风环境设计提出了更高的要求。
02我国城市遭受风灾害影响严重，每年夏季台风导致建筑结构损毁造成的财产损失十分巨大。
当然了，极端风灾害气候发生概率较小，与我们的日常生活息息相关的是建筑风环境。
例如，当一栋大楼建立起来后，就会改变来流风的走向，同时改变了建筑周围风速的分布，这种变化有时可能产生不良后果。
例如，在繁华CBD商业中心街道两旁，高低错落的建筑群构形成一个巷道，容易形成巷道风，也就是，巷道局部出现风速加强的效应，加上建筑物的阻滞，容易形成涡旋和强烈变化的升降气流等复杂的空气流动现象，容易造成各种事故。
不仅建筑群会形成这种不良的区域性风气候，在单独的高层建筑附近往往也出现不利的风环境。
我们来看下，来流风，经过建筑的时候，会出现哪些情况。
03风环境还涉及健康和节能风环境不仅和人们的安全有关，也和健康密切关系。
建筑设计对风环境因素考虑不周，会造成局部地区气流不畅，在建筑物周围形成漩涡和死角，使得污染物不能及时扩散，直接影响到人的生命健康。
香港淘大花园因为密集的高楼之间形成的“风闸效应”加剧了SARS病毒的扩散与传播就是一例。
特别是我们这次新冠疫情的爆发，更加提出室内进行开窗通风。
住宅小区室外风环境不良，在夏季可能阻碍室内外自然通风的顺畅进行，增加空调的负荷；在冬季又可能会增加维护结构的渗透风而提高采暖能耗。
某建筑群室外风环境的CFD模拟与评价
2． 北京中外建建筑设计有限公司西北分公司， 陕西 西安 710055 ）
要： 针对某已设计建筑群， 运用数值模拟软件在夏季 、 冬季和全年三个典型工况下， 分别对其进行了室外风环境模拟， 主要根 据对速度场的分析， 评价目前设计方案下相关建筑周围的室外风环境质量， 并提出了优化建议。 关键词： 建筑群， 数值模拟， 室外风环境， 质量评价 TU834． 3 中图分类号： 文献标识码： A 计算工况见表 1 。 流场分布特性，
0
引言
建筑风环境与建筑物的外形 、 尺寸、 建筑物之间的相对位置 以及周围的地形地貌有着很复杂的关系 。 如果在城市规划和建 筑设计中忽略了风环境问题， 就有可能给城市环境带来不利影 ［1 ］ 建筑物周围某些地区会出现强风， 如果 响 。在有较强来流时， 这些强风区出现在建筑物入口 、 通道、 露台等行人频繁活动的区 域， 则可能使行人感到不舒适， 甚至带来伤害， 形成恶劣的风环境 问题。同时， 室外风环境深刻影响建筑室内风环境， 特别对建筑 应对建筑物 防风与自然通风有着决定性影响 。因此在设计阶段， 的室外风环境做出评价， 分析建筑之间位置关系对室外风环境的 影响。 “数值风洞 ” 由于 的计算结果比风洞模型实验更直观 、 更详 ［2 ］ 细， 数值分析方法在国际上已广泛采用 。本文采用数值模拟的 方法对室外风环境进行评价 。
· 110·
第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月
SHANXI山西ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 4 Feb． 2013
文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 04-0110-02
某 建 筑 群 室 外 风 环 境 的 CFD 模 拟 与 评 价
刘少锋
室外风环境模拟分析报告-某小区室外风环境CFD模拟分析报告（详细版）含软件操作过程
室外风环境模拟分析报告-某⼩区室外风环境CFD模拟分析报告（详细版）含软件操作过程某⼩区项⽬室外风环境模拟分析报告（模板）项⽬名称：委托单位：咨询单位：设计单位负责⼈：审核⼈：编制⼈：报告⽇期：20XX-10-10⽬录1模拟概述 (1)1.1项⽬概况 (1)1.2风环境简述 (1)1.3参考依据 (3)1.4评价说明 (3)2技术路线 (4)2.1分析⽅法 (4)2.2湍流模型 (5)2.3⼏何模型 (7)2.4参数设置 (8)2.5⽓候状况 (10)3 模拟结果分析 (11)3.1夏季及过渡季 (11)3.2冬季 (15)4 结论 (19)1模拟概述1.1项⽬概况本⼯程位于XX市XX街道XX北路以东、新北路以北，地理位置优越，交通便利。
拟建10栋⾼层住宅、商业及配套⽤房，地下⾮机动车库及地下机动车库。
该地块总⽤地⾯积为20万m2，总建筑⾯积15万m2，计容⾯积2万m2，总建筑占地18万m2，容积率2.2，建筑密度30.3%，绿地率25.3%。
1.2风环境简述建筑群和⾼⼤建筑物会显著改变城市近地⾯层风场结构。
近地风的状况与建筑物的外形、尺⼨、建筑物之间的相对位置以及周围地形地貌有着很复杂的关系。
在有较强来流时，建筑物周围某些地区会出现强风；如果这些强风区出现在建筑物⼊⼝、通道、露台等⾏⼈频繁活动的区域，则可能使⾏⼈感到不舒适、甚⾄带来伤害，形成恶劣的风环境问题。
在⼀般的⽓候条件下，他们直接影响着城市环境的⼩⽓候和环境的舒适性；⼀旦遇到⼤风，这种影响往往会变成灾害，使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、⾬棚等受到破坏，威胁着室内外的安全。
建筑合理布局是改善室外⾏⼈区热舒适的关键；主要是避免在寒冷冬季室外⾏⼈区风速加速（西北风情况下），如风巷效应，同时在与西北风垂直⽅向最好增加裙房，加⼤底座尺⼨，避免冲刷效应和边⾓效应等，如图2所⽰。
调查统计显⽰：在建筑周围⾏⼈区，若平均风速V>5 m/s的出现频率⼩于10 %，⾏⼈不会有什么抱怨（在10 %⼤风情况下建筑周围⾏⼈区风速⼩于5 m/s，即可认为建筑周围⾏⼈区是舒适的）；频率在10%～20%之间，抱怨将增多；频率⼤于20 %，则应采取补救措施以减⼩风速。
基于CFD模拟的住区风环境评价
基于CFD模拟的住区风环境评价摘要：介绍了住区风环境评价的要求，以及CFD模拟方法湍流数学模型的选取、建立及相应的边界条件。
应用计算流体力学软件PHOENICS对某住区的夏季风环境进行了模拟分析，说明了评价住区风环境的方法。
关键词：数值模拟，风环境，住区Abstract: This paper describes the requirements of wind environmental assessment of residential area and the selection, establishment and the corresponding boundary conditions of the mathematical model for CFD simulation, and expounds the methods of the wind environmental assessment in residential area based on the simulation analysis of summer wind environment of a residential area by the computational fluid dynamics software PHOENICS.Key words: numerical simulation; wind environment; residential area住区建筑的通风环境与室内空气质量密切相关，直接影响居住者的身心健康和生活质量，同时也影响到建筑运行能耗。
目前用于建筑室外风环境评价的方法主要有风洞试验法和数值模拟法。
风洞试验方法结果可靠、直观，但试验周期较长，模型制作代价昂贵，应用受到一定限制。
而CFD (Computational Fluid Dynamics)方法成本低、速度快、具有模拟真实条件的能力，随着数值模拟理论的不断成熟和完善，在工程实践中得到越来越多的应用。
建筑风环境模拟分析软件PKPM-CFD说明书
AutoCADVersion建筑风环境模拟分析软件PKPM-CFDP K P M-C F D使用说明书前言城市各种建筑物大量涌现的同时,建筑群风热环境问题日益突出。
建设项目在设计阶段进行的节能评估中，通过对项目建筑物风热环境模拟分析的方法，根据模拟结果对建筑方案或者周围环境做相应的调整和改善能够避害增益，合理利用风热环境模拟分析，对营造一个减少人工环境能耗，增加室外人行场所舒适度的优良环境有很大帮助，从而减少建筑能耗达到节能的效果。
设计软件事业部自主开发的基于AutoCAD平台的建筑风环境模拟分析软件PKPM-CFD，能够模拟建筑群周围的风环境、室内自然通风以及区域热环境的专业分析等内容，为用户提供专业快速的设计指导。
软件特点：1）向导模式，易于掌握软件提供向导模式，用户可根据向导指导进行操作，软件的操作具有提示性，会一路提示操作者设定边界条件，方便新用户快速掌握。
经过几天培训，可以使没有专业背景的设计师就能快速学习并进行专业的分析计算。
2）BIM设计模型软件直接导入PKPM绿建系列软件统一的数据模型，设置好室外边界、室外辅助参数（比如地形高差、种植绿化等）等信息后，由软件自动划分网格进行计算，大大提高工作效率，最后通过强大的可视化处理，生成高质量图片，给予客户更直观，更清晰的感受。
3）专业而全面的分析模块软件不只局限试用于室外的风场模拟、室内的空气质量分析，还能帮助我们进行室外热岛模拟分析，考虑暖通空调系统、太阳辐射、壁面结构对室内热环境影响的模拟分析、双层玻璃幕墙内换热流动分析、环境对人体舒适度影响的模拟分析。
开发依据：《绿色建筑评价标准》GB50378《绿色建筑评价技术细则》《民用建筑设计通则》GB 50352-2005《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001《中国建筑热环境分析专用气象数据集》2005-ISBN7-112-07274-3《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）同时还参考了各地方的绿色建筑设计标准，并且提供针对各地区不同的气象数据库，有助于设计师绿色建筑工作的开展。
phoenics操作详解之室外通风模拟
CAD 绘图要点： 1. Stlout导出的模型为体； 2. 建筑方向布置使得来流风向水平或垂直；
文件存入的目录:
模型存入此目
可执行该操作调 出编 辑框等各操作窗口
风速入口 深圳夏季热岛: 东南偏东风 22.5°2.1m/s; 冬季室外风环 境：东北偏北 22.5°3m/s。
OK
点击OBJ出现 如下对话框架
点击Reset,出 现右图对话框
此窗口用来调整视 图区对象的位置、 方向、大小等
双击视图中的体， 出现如下对话框
设置颜色
选择对象，在此处 设置位置及尺寸
新建PLATE
将对象移 至合适位置
双击对象，进 行如下操作
点击MENU为项 目标识名字
设置成Manual
单击网格区域 跳出如左窗口
易犯错误
1. 请根据项目地点来设置风速大小及方向，勿将所有 模拟的风速和大小都设置成深圳的；
2. GEOMETRY里有一个设置为STEADY，千万勿设置成 TRANSIENT；
计算中途保存前做的工作,设置完后保存—正常计算--
点击此图标 流场显示为 云图
同理，截取不同截面观察建筑周边压力的变化情况
图形界面元素显示选择
右击此键，弹出 View Options对话框 架，设置图中相关 元素是否需要显示。
此处可以设置 相关对象是否 在视图中显示
右击此图标 出现左侧对 话框
设置为Paint all， 使建筑表面显示 压力分布云图
执行以下操作 出现右侧对话 框架
如果导入的CAD文件是以 mm为单位，这里输入系数 0.001，将其转化成m。
在以下对话框中点 击Import by group 出 现左侧对话框架
从“C:\phoenics\d_priv1\” 导入模型文件
流体模拟.通用CFD软件-热环境培训演示文稿
网 址： 地 址：上海徐汇钦州南路81号1917室 电 话：021-4822252/64821011/64820007
软件技术支持平台 企业QQ：4008161917 E-mail：support@
2012/5/7
参考风速
参考高度
风向
指数与对数方程 （可选）
高空温度
sun热辐射边界条件 可自行输入维度、直射和散射量。也可导入数据格式，导入后，其他选项转为灰色不可用状态
维度
可选YES 导入 Energy plus气象数据
数据格式为epw
直射
散射
5、各部分模型材料属性设置
Ground属性同草地
选择固体材料 146号 （此处材料属性可自行编辑 编辑方法见前几章所述）
风热环境模拟案例整体思路
操作思路：
第一步 第二步
Autocad Sketchup
建 模 (STL或3DS)
PHOENICS
3dmax等
导入
PHOENICS模拟
、调整计算域尺寸大小 、调整网格数量 3、选择具体求解模型、设置求解步长等 4、设置wind与sun环境边界条件
前处理操作
5、各部分模型材料属性设置 6、计算机求解 7、取图：风速图、风压图、热环境图等
求解 后处理操作
第一步
建模时分草地 道路 水系 建筑物四部分，分别导出stl或3ds格式，而后分别调入phoenics中
整体模型俯视图
模型按顺序调入phoenics防止各部分相对位置错位 ( 先调入面积最大的模型 No.1-No.3厚度设置为2m)
调入时 注意 此界面操作设置
调入时 注意 此界面操作设置 与不同
18
例六 风热环境模拟
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《建筑室外风环境CFD模拟》
主讲人：第七代师兄
本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿
01建筑风环境研究方法
建筑室外风环境评价建立CFD 建筑模型建筑风环境-网格划分
02
03
04
05
06速度云图-矢量图
压力云图-建筑表面压力分布
编写建筑风环境模拟报告
课程小结及安排
07
08
09
10
参数设置及迭代计算
（前3节，可免费试看）
主讲人：第七代师兄
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巷道风
建筑群风环境
风对建筑的影响效应
冲刷
边角增强
巷道风
建筑遮挡效应
建筑自身
1.建筑室外风环境概述
1.建筑室外风环境概述
建筑室内通风-节能
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城市中高大建筑的数量与日俱增，这些建筑将很大程度上，改变城市风环境分布。
高大密集的建筑群降低了城市的通风、净化能力，加剧了在低风速条件下城市的空气污染和热岛效应。
建筑风环境问题
此外，在风速较大时，高大建筑周围会产生局部强风，影响行人室外活动的舒适与安全，甚至引发行人一系列的风环境问题，造成经济损失。
计算机数值模拟（Computational Fluid Dynamics: CFD ）是在计算机上对建筑物周围风流动所遵循的动力学方程进行数值求解，可以准确地模拟计算建筑内外的三维速度场、温度场，压力分布等可以，分析和评价建筑群的室外风环境现状，为建筑设计规划提供参考依据。
建筑风环境问题
风环境模拟的意义
风环境模拟的意义
良好的建筑室外风环境，一方面可以保障建筑室内良好的自然通风，满足人员舒适度要去，另外一方面可以减少系统设备运行使用频率，实现建筑节能的目的。
1.建筑室外风环境概述
1.建筑室外风环境概述
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主讲人：第七代师兄
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风洞试验网格法
CFD数值计算2.研究方法
本课程采用CFD（计算流体力学）方法对风场进行求解。
模拟中采用标准k-ε模型求解项目周边的风环境状况，涉及到的控制方程主要包括：连续性方程、动量方程、能量方程，可以写成如下通用形式：该式中的φ可以是速度、湍流动能、湍流耗散率以及温度等。
针对不同的方程
，其具体表现形式如下表所示。
2.控制方程
建筑来流方向风速为非均匀分布，不同高度平面上的来流风速大小沿建筑高度方向按梯度递增。
模拟分析时按大气边界层理论设置来流风速，不同地形的风速梯度不同
，如图所示。
不同高度的风速不同，高度与风速的计算公式如下：
式中：
V h —高度为h 处的风速，m/s ；
V 0—基准高度h 0处的风速，m/s ，一般取10m 处的风速；
n—指数，根据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2001，地面粗糙度可分为A 、B 、C 、D 四类：——A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，指数为 0.12；
——B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，指数为 0.16；——C 类指有密集建筑群的城市市区，指数为 0.22；
——D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，指数为0.30
；
2.气候状况
1）根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012附录，得出某市常年风向数据如表；
2）通过当年的气象数据手册，气象台购买资料
3）天正南通、鸿业负荷计算模块，有全国各地气象数据库
4）查相关文献资料
夏季、过渡季 3.0SE
冬季 3.0N。