【CN109948214A】城市多尺度风环境数值模拟方法【专利】

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城市大气环境的数值模拟

城市大气环境的数值模拟
城市大气环境的数值模拟
摘要：空气质量是城市可持续发展的保证,是改善人居环境的.重要条件之一.大气环境是多尺度的流体运动,本文介绍了城市尺度和居民小区尺度大气环境的现代数值预测方法--大涡数值模拟方法,着重说明该尺度下复杂环境流动的特点和数值模拟需要注意的问题,例如下垫面的处理方法、边界条件的合理提法等;以典型城市和模型小区为例,说明数值预测方法的应用,展示不同下垫面对城市大气环境的影响、风速与小区空气质量的关系等.作者：崔桂香许春晓张兆顺王志石 CUI Guixiang XU Chunxiao ZHANG Zhaoshun WANG Zhishi 作者单位：崔桂香,许春晓,张兆顺,CUI Guixiang,XU Chunxiao,ZHANG Zhaoshun(清华大学工程力学系,北京,100084)
王志石,WANG Zhishi(澳门大学科技学院,澳门特别行政区)
期刊：科技导报ISTICPKU Journal：SCIENCE & TECHNOLOGY REVIEW 年，卷(期)：2007, 25(14) 分类号：X169 关键词：城市大气环境多尺度现象湍流扩散大涡模拟。

多尺度城市风环境特性的CFD数值模拟与实验研究

多尺度城市风环境特性的CFD数值模拟与实验研究多尺度城市风环境特性的CFD数值模拟与实验研究摘要：随着城市化进程的加快，城市空气质量和人们生活环境质量问题日益凸显。

城市风环境作为其中重要的一方面，直接影响到城市的通风换气、热环境分布、污染物扩散等关键问题。

因此，了解和研究城市风环境特性显得尤为重要。

本研究通过利用计算流体动力学（CFD）数值模拟方法结合实验研究，多尺度地揭示了城市风环境特性的复杂性和变化规律。

1.引言城市风环境是指城市中大气风的分布、速度、方向、稳定性和湍流强度等特性。

随着城市建设规模的扩大和高楼林立，城市风环境受到建筑物、道路布局、地形地貌等因素的复杂影响。

因此，全面了解城市风环境特性对于改善城市空气质量、优化城市建设具有重要意义。

2.多尺度城市风环境的数值模拟计算流体动力学（CFD）数值模拟是一种重要的研究城市风环境的方法。

根据研究尺度的不同，城市风环境数值模拟可以分为宏观尺度和微观尺度两种。

2.1 宏观尺度模拟宏观尺度的数值模拟通常基于大气边界层理论，以整个城市为研究对象，通过网格剖分、模型参数设定等步骤，获得城市风场的分布情况。

其中，基于雷诺平均的湍流模型（RANS）被广泛应用，可以较好地模拟城市尺度上的湍流运动。

2.2 微观尺度模拟微观尺度的数值模拟主要用于研究建筑物和建筑群的风环境特性。

该方法可以利用CFD模拟技术对建筑物周围的风场进行精细模拟，考虑到建筑物的阻力、脱层效应等影响因素。

此外，微观尺度模拟还可以通过将建筑物模型放置于风洞试验设施中，基于CFD模拟研究建筑物周围的风场分布情况。

3.室内外风环境的实验研究实验研究在研究城市风环境特性中同样具有重要地位。

通过建立适当的实验装置和测量仪器，可以获取城市风场的速度分布、湍流强度和扩散特性等数据。

3.1 室外实验研究室外实验研究主要基于风洞试验设施进行。

在风洞中，可以通过模拟不同的建筑物布局和地形特征，测量风场的分布情况，为城市规划和建设提供实验依据。

【CN109948234A】一种大型汽轮发电机定子端部线棒结构的等效模型建立方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910195825.6(22)申请日 2019.03.15(71)申请人重庆邮电大学地址 400065 重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人王頲　白桦　赵洋　禄盛　邓博　包小涵　刘弋菱　(74)专利代理机构重庆蕴博君晟知识产权代理事务所(普通合伙) 50223代理人王玉芝(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)G06T 17/00(2006.01)(54)发明名称一种大型汽轮发电机定子端部线棒结构的等效模型建立方法(57)摘要本发明公开了一种大型汽轮发电机定子端部线棒结构的等效模型建立方法，包括以下步骤：步骤S1：利用三点弯曲试验实测得线棒的抗弯刚度；步骤S2：对线棒结果进行实体建模；步骤S3：将实体模型进行布尔运算得到线棒的几何模型；步骤S4：研究线棒的等效方法；步骤S5：验证等效方法的正确性，若正确，执行后续步骤，否则执行步骤S4；步骤S6：得到线棒结构的等效模型。

本发明利用有限元分析的优势为线棒结构的优化设计提供了参考方案，解决了现有技术中线棒建模过程复杂、缺乏合理有效的等效方法对建模进行简化的问题。

权利要求书2页说明书6页附图5页CN 109948234 A 2019.06.28C N 109948234A权　利　要　求　书1/2页CN 109948234 A1.一种大型汽轮发电机定子端部线棒结构的等效模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用三点弯曲试验实测得线棒的抗弯刚度；步骤S2：对线棒结果进行实体建模；步骤S3：将实体模型进行布尔运算得到线棒的几何模型；步骤S4：研究线棒的等效方法；步骤S5：验证等效方法的正确性，若正确，执行后续步骤，否则执行步骤S4；步骤S6：得到线棒结构的等效模型。

2.根据权利要求1所述的一种大型汽轮发电机定子端部线棒结构的等效模型建立方法，其特征在于：所述步骤S1中线棒的获取过程为：所述定子端部绕组至少设有两层线棒，每根绕组线棒的制作是将编排好的多股铜线绝缘后，用填料填平间隙并热压胶化成一体，其中铜导线包括实心以及空心导线，外表面用绝缘带包扎，压成所要求的尺寸。

街区尺度风环境数值模拟方法及评估指标提出

街区尺度风环境数值模拟方法及评估指标提出随着城市化进程的加速和人口的增长，城市空气质量和环境问题变得日益突出。

街区尺度的风环境数值模拟方法及评估指标的提出，对于改善城市居民的生活质量和城市环境的可持续发展具有重要意义。

街区尺度的风环境数值模拟方法是通过计算机模拟和数值计算，对城市街区内的风速、风向、温度等参数进行模拟和预测。

这种方法可以帮助城市规划师和设计师从风环境的角度评估和优化城市街区的布局和建筑设计。

通过模拟方法，可以分析街区内的风动力学特征，预测风速、温度分布等参数，并根据这些参数对城市街区进行规划和设计。

在街区尺度的风环境数值模拟方法中，有几个重要的方面需要考虑。

首先是建模方法的选择。

常用的建模方法有CFD方法（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学方法）、LES方法（Large Eddy Simulation，大涡模拟方法）等。

不同的方法有不同的适用范围和精度，需要根据具体的情况选择合适的方法。

其次是边界条件的设定。

在模拟过程中，边界条件的设定直接影响到模拟结果的准确性。

需要考虑街区的尺度、周围建筑物的布局和高度等因素，合理设定边界条件，以提高模拟结果的可靠性。

此外，还需要考虑模型的验证和验证指标的选择。

模型的验证是指通过与实测数据对比，来验证模型的准确性和可靠性。

验证指标的选择需要根据具体的研究目的来确定，常用的指标包括风速分布、风向变化、温度分布等。

街区尺度风环境数值模拟的评估指标是衡量街区风环境质量的重要标准。

评估指标可以分为定量指标和定性指标两类。

定量指标可以通过具体的数值进行评估，如平均风速、风速方向标准差等。

定性指标则是通过主观判断来评估，如舒适度、可居住性等。

除了评估指标，街区尺度的风环境模拟还需要考虑不同人群的需求和舒适性。

不同的人群有不同的风环境需求，如商业区需要较高的通风量，住宅区需要较低的风速等。

因此，在模拟过程中需要考虑不同人群的需求，以提高街区的舒适性和适应性。

城市绿地风环境模拟与多尺度应用研究综述

Vol. 19 No. 2Apr. 2021第19卷第2期2021年4月中国城市林业Journal of Chinese Urban Forestry 城市绿地风环境模拟与多尺度应用研究综述*收稿日期：2020-05-04*基金项目：国家重点研发计划课题“绿色基础设施生态系统服务功能提升与生态安全格局构建"(2017YFC0505705)；高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室(同济大学)开放课题“基于水量调节的城市绿地格局优化与韧性构建” (2019010311)第一作者：王敏(1975-),女，博士，副教授，研究方向为城市景观与生态规划设计。

E-mail ： ***************.cn王敏Z 周梦洁11同济大学建筑与城市规划学院景观学系上海200092 2上海市城市更新及其空间优化技术重点实验室上海200092摘要：如何定量评估城市绿地对风环境的影响成为构建高效绿地生态空间的重要议题。

现有风环境研究多采用模型进行数值模拟，再基于模拟结果对影响因素进行分析讨论。

文章对目前主流的风环境模拟软件进行使用特征梳理与比较研究，着重综述风环境模拟在城市绿地研究中的多尺度应用及成果进展。

研究表明：城市绿地对风环境影响的研究涉及多尺度，其中城区与片区尺度下的研究相对较少；相对于建筑布局方面的成果，以绿地格局为自变量的研究尚处起步阶段，且尚未深入思考绿地与其他要素的空间关系对风环境的影响。

研究旨在明晰主流风环境模拟软件在城市绿地研究中的应用前景和实效性，为未来研究提供参考借鉴和技术支撑。

关键词：城市绿地，风环境，模拟软件，多尺度，应用DOI ： 10.12169/zgcsly.2020.05.04.0001Wind Environment Simulation and Its Multi-Scale Applicationin Urban Green SpacesWang Min 1,2 Zhou Mengjie 1(1. Department of Landscape Architecture , College of Architecture and Urban Planning ,Tongji University , Shanghai 200092, China ；2. Shanghai Key Lab of Urban Regeneration & Spatial Optimization Technology , Shanghai 200092, China)Abstract : How to quantitatively assess the impact of urban green spaces on the wind environment is animportant issue in the construction of efficient green ecological spaces. The existant wind environmentstudies mostly adopt computer models for numerical simulation, then analyze and discuss the influencingfactors based on the simulation results. This paper reviews and comparatively analyzes the usecharacteristics of current mainstream wind environment simulation software , with the focus on the multi scale application of wind environment simulation in urban green space and relevant progress. The researchshows that the studies on the impact of urban green spaces on the wind environment involves multiplescales, however there are relatively few studies on the scale of urban areas and districts. Compared with theresults of architecture layout, the research on the green space pattern as independent variable is still ininitial stage , and there is a lack of deep thoughts on the influence of spatial relation between green spacesand other elements on wind environment. The research aims to clarify the application prospect andeffectiveness of mainstream wind environment simulation software in urban green space research, andprovide references and technical supports for future research.Keywords : urban green space , wind environment , simulation software , multi-scale , application2中国城市林业第19卷快速城镇化导致城市更多下垫面变得粗糙,风速变小，高密度城区温度升高，大气污染加剧。

基于深度学习的城市风环境优化模拟技术

基于深度学习的城市风环境优化模拟技术一、城市风环境优化模拟技术概述城市风环境是指城市区域中由自然风和人造结构共同作用下形成的风的分布和特性。

随着城市化进程的加快，城市风环境对居民的生活质量、城市气候以及建筑物的能耗等方面产生了显著影响。

优化城市风环境，不仅能够提升居民的舒适度，还能有效降低城市热岛效应，提高能源效率。

基于深度学习的城市风环境优化模拟技术，利用算法模拟和预测城市风场，为城市规划和建筑设计提供科学依据。

1.1 城市风环境的重要性城市风环境对城市居民的健康、舒适度以及城市的可持续发展具有重要影响。

良好的城市风环境可以改善空气质量，降低噪音污染，提升居民的生活质量。

同时，合理的风环境设计还可以减少建筑物的能耗，实现节能减排。

1.2 城市风环境模拟技术的发展传统的城市风环境模拟技术主要依赖于计算流体动力学（CFD）方法，该方法虽然能够提供较为精确的模拟结果，但计算成本高，耗时长，难以应对大规模和复杂的城市环境模拟需求。

近年来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的城市风环境优化模拟技术逐渐成为研究的热点，该技术能够大幅提高模拟效率，降低计算成本。

二、深度学习在城市风环境模拟中的应用深度学习作为一种高效的机器学习方法，通过构建多层次的神经网络模型，能够从大量数据中学习复杂的非线性关系。

在城市风环境模拟中，深度学习技术主要应用于以下几个方面：2.1 数据驱动的风场预测模型深度学习模型可以从历史气象数据和城市结构数据中学习风场的分布规律，构建数据驱动的风场预测模型。

该模型能够快速预测不同气象条件下的城市风场，为城市规划和建筑设计提供参考。

2.2 城市建筑布局优化基于深度学习的优化算法可以用于城市建筑布局的优化设计。

通过学习不同建筑布局对风环境的影响，深度学习模型能够提出优化建议，改善城市风环境，降低建筑物的能耗。

2.3 城市绿化规划城市绿化是改善城市风环境的重要手段。

深度学习技术可以分析不同绿化布局对风环境的影响，为城市绿化规划提供科学依据。

一种模拟复杂地形的风场的数值模拟方法[发明专利]

专利名称：一种模拟复杂地形的风场的数值模拟方法专利类型：发明专利
发明人：罗啸宇,谢文平,肖凯,聂铭,雷旭,姚博
申请号：CN201810632182.2
申请日：20180619
公开号：CN108763825A
公开日：
20181106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种模拟复杂地形的风场的数值模拟方法，实现参数化建模，建立实际地形CFD模型，并通过UDF处理地表粗糙度长度数据，将一系列分布在等高线上的随机点转化为规则的地表植被高度数据，再通过函数拟合植被高度与对风场的阻力系数之间的关系，得到复杂地形各个不同植被高度处的阻力系数，最后利用Fluent编译执行UDF程序计算得到模拟复杂地形的风场，解决了现有的模拟粗糙区域对流场的影响方法存在实测结果与试验结果不符合的技术问题。

申请人：广东电网有限责任公司电力科学研究院
地址：510080 广东省广州市越秀区东风东路水均岗8号
国籍：CN
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
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一种城市风环境模拟装置[实用新型专利]

专利名称：一种城市风环境模拟装置专利类型：实用新型专利
发明人：刘治国,王磊
申请号：CN201720232357.1
申请日：20170310
公开号：CN206639500U
公开日：
20171114
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种城市风环境模拟装置，该装置为厢式框架结构，由风机(1)、建筑模型(2)、旋转平台(3)及测风仪(4)组成；所述风机(1)安装于箱体一侧框架上，所述旋转平台(3)位于箱体的底部，所述建筑模型(2)安装于旋转平台上；所述测风仪(4)安装在与风机相对的箱体框架，以及建筑模型(2)中不同位置上。

本实用新型能够灵活多变的通过设定风向风速模拟不同建筑高度、容积率情况下城市建筑对城市风环境的影响，更加直观地展现风向风速的变化情况，为城市规划设计方案比选、污染源的拟选址、城市风道预留等方面提供一个科学合理的可视化依据。

申请人：沈阳市规划设计研究院
地址：110000 辽宁省沈阳市和平区南三好街1号
国籍：CN
代理机构：沈阳晨创科技专利代理有限责任公司
代理人：郑虹
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一种建筑物可分辨尺度的城市三维风场快速分析方法[发明专利]

专利名称：一种建筑物可分辨尺度的城市三维风场快速分析方法
专利类型：发明专利
发明人：周聪,谈建国,余晖,张欣,曹铮利
申请号：CN202111367080.0
申请日：20211118
公开号：CN114386215A
公开日：
20220422
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种建筑物可分辨尺度的城市三维风场快速分析方法，其特征在于，包括：获取目标区域气象数据，气象数据包括气象数据时间和入流风信息；获取目标区域建筑物数据，并确认各个建筑物在模型网格内的尺寸、相对位置及每个建筑物的迎风区、背风区和顶部涡旋区的尺度；根据气象数据和建筑物数据构建初始风场；根据质量守恒方程调整初始风场，得到最终风场。

本发明通过利用简单的气象输入以及基本的建筑物信息能够快速模拟出超大城市中超高层建筑物对周围风场环境的影响，计算量小，同时加入坡度因素，模拟结果更加准确。

申请人：中国气象局上海台风研究所(上海市气象科学研究所),上海市气象信息与技术支持中心(上海市气象档案馆)
地址：200030 上海市徐汇区蒲西路166号
国籍：CN
代理机构：上海乐泓专利代理事务所(普通合伙)
代理人：苏杰
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【CN109948251A】基于CAD的数据处理方法、装置、设备及存储介质【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910212165.8(22)申请日 2019.03.20(71)申请人荣智工企智能技术（昆山）有限公司地址 215300 江苏省苏州市昆山市玉山镇华淞路7号(72)发明人徐海栋　范晋　孙国春　夏志军　王静　丁承业　(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人胡彬(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称基于CAD的数据处理方法、装置、设备及存储介质(57)摘要本发明实施例公开了一种基于CAD的数据处理方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：接收对基于CAD创建的布局图中的目标对象进行数据调取的数据调取指令；根据数据调取指令调取与目标对象相对应的待处理数据，并根据待处理数据的属性信息从待处理数据中提取目标数据；将目标数据导出。

本发明实施例的技术方案，解决了现有技术中当项目较大时，就会存在工作量大，通过人工来修改变量时，就变得费时费力，浪费劳动力的技术问题，实现了在做布局图的过程中，将与目标属性相对应的数据存储到预先导入的数据输入块中，当需要数据更改时，只需要在相应的位置修改数据输入块中的内容，降低了数据输入以及修改的工作量，提高了处理效率的技术效果。

权利要求书2页说明书9页附图3页CN 109948251 A 2019.06.28C N 109948251A权　利　要　求　书1/2页CN 109948251 A1.一种基于CAD的数据处理方法，其特征在于，包括：接收对基于CAD创建的布局图中的目标对象进行数据调取的数据调取指令；根据所述数据调取指令调取与所述目标对象相对应的待处理数据，并根据所述待处理数据的属性信息从所述待处理数据中提取目标数据；将所述目标数据导出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待处理数据的属性信息从所述待处理数据中提取目标数据，包括：获取与所述待处理数据的属性信息对应的至少一种属性类别，其中，所述属性类别包括变量名和与所述变量名相对应的变量地址；根据所述属性类别从所述待处理数据中提取目标数据。