小区风环境模拟分析

几种典型布局住宅小区风环境数值模拟研究

几种典型布局住宅小区风环境数值模拟研究一、本文概述随着城市化进程的加速，住宅小区作为城市居住空间的重要组成部分，其规划与设计日益受到人们的关注。

在住宅小区的规划中，风环境的考虑对于提升居住舒适度和居住环境质量具有重要意义。

本文旨在通过数值模拟的方法，对几种典型布局的住宅小区风环境进行深入研究，以期为住宅小区的规划与设计提供科学依据。

本文将简要介绍风环境对住宅小区的重要性，以及数值模拟在风环境研究中的应用。

接着，将概述国内外在住宅小区风环境数值模拟方面的研究进展，分析现有研究的不足，并指出本文的研究目的和意义。

在此基础上，本文将选取几种典型的住宅小区布局作为研究对象，包括行列式、围合式、点群式等布局形式。

通过建立数值模型，运用计算流体力学（CFD）等方法，对不同布局形式下的住宅小区风环境进行模拟分析。

研究将重点关注风速、风向、风压等关键指标，分析不同布局形式对住宅小区风环境的影响规律。

本文将总结研究成果，提出优化住宅小区风环境的建议和措施，为住宅小区的规划与设计提供有益的参考。

通过本文的研究，旨在推动住宅小区风环境研究的深入发展，为创造更加宜居的城市居住环境做出贡献。

二、研究背景和意义随着城市化进程的加速，住宅小区作为城市的重要组成部分，其规划与设计对城市居民的生活质量和城市微气候环境产生了深远影响。

风环境作为住宅小区微气候环境的关键因素之一，对居民的舒适度、建筑能耗及空气质量等方面都具有重要影响。

对住宅小区风环境的研究具有重要的现实意义和理论价值。

近年来，随着计算流体力学（CFD）技术的发展，数值模拟方法在住宅小区风环境研究中的应用越来越广泛。

通过数值模拟，可以准确地预测和评估住宅小区的风环境状况，为小区规划和建筑设计提供科学依据。

随着绿色建筑和低碳生态城市理念的提出，对住宅小区风环境的研究也提出了更高的要求。

本研究旨在通过数值模拟方法，对几种典型布局的住宅小区风环境进行深入研究。

通过对比分析不同布局形式对风环境的影响，揭示住宅小区风环境的分布规律和影响因素，为优化小区规划和建筑设计提供理论支撑和实践指导。

住宅小区的风环境模拟及评价

住宅小区的风环境模拟及评价室外风环境模拟是绿色建筑认证模拟中的重要一项，国家的《绿色建筑评价标准》中对住宅的室外风环境有以下要求：其中4.1.13规定“住区风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风”和4.1.4规定“住区建筑布局保证室内外的日照环境、采光和通风的要求，满足现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB 50180中有关住宅建筑日照标准的要求“。

本文对某住宅小区的风环境进行模拟和评价。

1.项目概况本项目位于杭州市区，由四栋高层住宅组成。

建筑高度都是30m。

建筑模型根据住宅的实际尺寸建立。

并简化到对风环境影响很小的拐角、凸起等。

具体的几何模型如下：图1：住宅小区建筑的几何模型本次分析模型以住宅小区的所有建筑为依据，根据建筑图纸建立几何模型。

模拟计算区域的大小以不影响气流流动为准。

根据相关的规范和文献等资料，确定室外计算区域为250X250mX90m，模型中以Y轴正方向为正北方向。

网格如下图4和图5：图2 住宅小区的建筑模型网格2. 模拟设置2.1 计算参数设置⑴ 梯度风边界设置建筑物附近的风速可以按照大气边界层理论和地形条件来确定。

不同地形下的风速梯度也不一样，可以用以下的公式表示：n h h h V V )(00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10 m 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；新加坡地毯科技园周边风环境模拟时设置n值为0.22⑵出口边界条件计算区域的出口为自由出口，压力设置为环境压力值⑶计算收敛判据CFD数值模拟代数方程的终止标准按连续性方程与动量方程残差为1.0 E-3以下，能量方程残差为1.0 E-6以下，收敛曲线如图6所示：图3 收敛曲线2.2 Case计算说明根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》统计的杭州地区气象数据设置3本次模拟主要为Case1，夏季工况，风向是SSW（南偏西22.5度），风速为2.6m/s。

武汉地区住宅小区风环境的数值模拟分析

95摘要：风，作为城市气候环境的一个重要组成部分，它和热环境、声环境、光环境并列，是规划建筑环境设计的一项主要内容。

群体建筑的风环境研究是建筑学、城市规划、城市气候学和环境保护等学科领域共同探讨研究的课题之一。

本文结合武汉市实际情况，运用Airpak 软件的RNG k-ε湍流模型进行风环境的数值模拟，研究得出不同高度类型的住宅小区的风环境状况，从构建良好风环境的角度为住宅小区规划设计提供了一定的参考依据。

关键词：CFD；风环境；数值模拟Abstract：Wind, as one of the most importantelements of the urban climate environment, is the same important component as the thermal environment, acoustic environment and luminous environment in the environment design of urban planning and architecture. The study on wind environment of the building complex is the common issue to explore and research in architecture, urban planning, urban climatology and environmental protection. This study applies the RNG k-ε model of the software Airpak to do the numerical simulation of the wind environment combined with the actual situation in Wuhan, obtains the wind environment in the residential quarters with different high degrees, and conclude some useful recommendations for the planning of residential quarter with a nice wind environment.Keywords：CFD；wind environment；numerical simulation作者简介：王青，武汉大学城市设计学院硕士研究生；詹庆明，武汉大学城市设计学院教授，博士生导师。

西安地区住宅小区室外风环境分析

2022年第10期现代园艺社会经济快速发展，人们生活水平大幅提升，对住房舒适度要求越来越高。

受住宅小区内污染物扩散迅速、通风效率及建筑表面风压等诸多因素影响，大多居民住宅小区存在严重的环境问题，严重影响当地小区环境的舒适度。

为此，只有采取有效的改善措施，不断改善与优化当地住宅小区风环境，才能进一步提高居民住宅舒适度，满足居民对住宅环境的基本要求。

1风环境风环境是由于太阳辐射到地球表面的热量分布不均匀，导致各个区域大气温差过大，空气在受热膨胀后，体积变轻上升，而冷空气变重下降所产生的空气流动，而这种空气流动引发的自然现象被人们称之为风。

风环境是指室外环境下，自然风受城市地形或取样地形面貌的影响形成的风场。

建筑风环境既与光环境、热环境、声环境共存，又与建筑物本身形体结构造型、分布、周围自然环境等有着十分紧密且复杂的联系。

目前，主要被研究的建筑风环境主要包含城市规划和建筑设计等领域。

2城市居民住宅建筑与风之间的关系2.1环境舒适度影响西安市地处陕西省偏南区域，北部为冲积平原，南部为剥蚀山地，地势东南高，西北与西南低，呈簸箕形态。

属暖温带半湿润大陆性季风气候，冷暖干湿、四季分明，冬季寒冷、风少、多雾、少雨雪；春季温暖、干燥、多风、气候多变；夏季炎热多雨、伏旱突出，多雷雨大风；秋季凉爽、气温速降、秋淋明显。

（1）在居民小区风环境控制方面，为保证居民环境舒适度，除去迎风第一排建设，建筑迎风面与背风面表面风压差不大于5Pa；建筑物周围人行去风速控制在5m/s范围内，且室外风速放大系数要小于2，才能满足人们日常出行需求。

（2）在面对过渡季和冬、夏季典型风向和风速条件下，住宅小区设计应合理规划建筑，有效规避冬季不利风向。

可通过设置挡风板、防风墙、防风带等，采取多种防风措施有效阻隔冬季冷风，同时，有效控制建筑周围高度在行人1.5m高度处的风速进行，减小因风速系数过大导致建筑物前后压差过大。

（3）提高对夏季和过渡季自然通风率和效果，在居民构建上，小区楼房建筑格局多为自由式或行列式，能保障居民楼间距的通风性。

小区风环境数值模拟

4.湍流的数值模拟 4.湍流的数值模拟
（1）数值模拟方法：数值模拟方法：直接数值模拟方法(Direct Numerical Simulation) “所谓的DNS模拟方法就是直接求解瞬时湍流控制方程” 非直接数值模拟方法 “对湍流作某种程度的近似和简化处理”
大涡模拟(LES) Reynolds平均法(RANS)
Reynolds平均法(RANS)：瞬时的N Reynolds平均法(RANS)：瞬时的N-S方程的非线性使平均法(RANS) 得用解析方法精确地描述湍流的全部参数极为困难，得用解析方法精确地描述湍流的全部参数极为困难，从应用性看重要的是湍流所引起的平均流场的变化，从应用性看重要的是湍流所引起的平均流场的变化， RANS就是将瞬态的脉动量通过某种模型在时均化方 RANS就是将瞬态的脉动量通过某种模型在时均化方程中体现出来。程中体现出来。
在国内，近年来随着我国各中心城市的人口集中和城市规模扩大，住宅小区室外的风环境涉及到行人的安全和舒适、小区气候、居民健康、绿色建筑与节能、污染物的扩散与空气自净等问题，因此对住宅小区室外风环境的研究越发显得重要，已经有一些国内的专家做过这方面的研究。
国内研究案例举例：
• 华南理工大学对江南新苑住宅小区单体自然通风进行了数值分析。 • 李晓峰等人研究了围和式住宅小区的微气候，提出：对于不利于自然通风的围合式楼群，采用合理的建筑构造和开口位置可以达到强化通风和降低区域温差的良好效果。 • 林波荣等人使用Phoenics软件对传统四合院居民风环境进行过数值模拟，通过分析比较，讨论了院落进深、面宽、楼层高度等建筑细节对四合院民宅周围及院内风环境的影响。
计算机数值模拟：
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，通常称为计算流体力学(简称 CFD，Computation Fluid Dynamics)，从而仿真实际的风环境。利用CFD模拟方法可以方便地仿真不同自然条件下的风环境。数值模拟方法最大的缺陷在于其可靠性，即仿真结果的可信程度，这往往可通过先验性的研究解决，即对同类流动采用合适的数学物理模型进行模拟，并和试验对比确定其可靠性，然后将经过验证的程序用于类似的小区气流流动模拟，从而保证模拟结果的相对可靠性。

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。

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）。

试析高层住区风环境模拟

试析高层住区风环境模拟随着城市化建设的发展，城市中心城区不断扩张。

为了解决城市人口膨胀与用地紧缺给城市带来的问题，我国自上世纪90年代起兴起的高层建筑热至今，高层住区的建设已经发展到了高峰期。

在高层住区逐渐增多，建筑高度不断增加的同时，也带来也许多负面影响。

高层住区不利的风环境影响住区内居民生活的舒适性，而且干扰城市上空的整体风环境。

因此，如何在住区有限的容积率中，综合运用布局方式来考虑风环境就显得尤为重要。

1. 高层住区布局方式与风环境研究现状从现状来看，关于本研究课题的研究主要体现在两个方面：高层群体建筑与风环境的关系、建筑布局方式与风环境的关系，并且都有了一定量的积累。

如Tetsu等以风速比平均值作为定量评价对不同风向下建筑密度相同的22个低层、高层住区人行高度风环境进行研究。

马剑等对6栋相同建筑为基础，对组成的围合式、排列式等8种布局方式进行风环境评价。

王旭等研究建筑前后间距与左右间距对3×4行列式布局方式风环境的影响规律。

龚晨等设计了76组模型研究风向角和建筑尺寸对四种布局方式风环境的影响。

在对这些研究现状进行简要归纳后，不足之处可概括为研究表面化和简单化。

针对以上两点问题，提出本文的研究方法。

首先，总结五种常见布局方式，再运用PHOENICS软件模拟的方法，对建立的典型高层住区的几何模型进行模拟分析。

最后以新版《绿色建筑评价标准》中对室外风环境的评价标准为主要依据，对模拟结果进行量化分析。

2. 高层住区风环境模拟：2.1物理模型的建立通过对天津高层住区的调研和分析后，简化风环境几何模型，得出本文研究的5种布局方式。

在综合考虑容积率、布局方式、防火间距等控制因素下，建立了典型高层住区几何模型。

各种布局方式的基底均为5公顷，在250m×200m的范围内，建立12栋长×宽×高均36m×12m×60m住宅，层高为3m，共20层。

模型详细参数见下表。

0-室外风环境模拟分析总结要点

一、室外风环境模拟分析正文要点①由于建筑体量较大，因此，背风区较大，建筑背风处整体风速较低，约1-1.5m/s，可通过增加建筑间隙或架空增加通风道，改善风环境。

②在地块周边无其他建筑的情况下，风速较大，建议结合景观设计绿化植物，以减缓来流风速。

③室内门窗设计中，建议采用穿堂风或错位通风方式，避免采用侧穿堂方式。

④建议外窗采用平开窗或推拉窗，能够增加有效通风面积；如选用悬窗，建议可开启角度应尽量大，可开启角度应大于45度，悬窗较平开窗或推拉窗的有效通风面积小，通风阻力大，因此，自然通风效果较平开窗、推拉窗差；⑤迎背风面风压差是实现室内自然通风的先决条件，可在风压差较大的立面上设置外窗，以实现较好的室内自然通风；但冬季应注意防风保暖，在迎背风面风压差较大的立面安装气密性好的门窗；⑥从夏季和冬季1.5米处人行高度风速图可以看出，建筑外场人行高度没有发现较大涡流风场，也没有出现风速大于5m/s的区域。

整个建筑流场区域没有出现大面积风景区，滞留区，风速大小适宜，对行人没有不利影响。

⑦从夏季和冬季1.5米处人行高度风压图可以看出，由于建筑遮挡，风压分布不均，东侧风压较小，而西侧风压较大。

从15米和30米风压图可以看出，西侧建筑风压差较大，需做好冬季防风措施。

其余大多数建筑迎风面和背风面能够形成3-5pa左右的压力差，能够较好的满足建筑队自然通风的要求，适宜采用开窗进行自然通风。

⑧从夏季和冬季1.5米人行高度空气龄分布图可以看出，建筑周围人行区域的空气龄大多在300~450区间，没有出现滞留区和涡旋区，空气质量良好，适宜自然通风和人户外运动。

⑨冬季建筑北墙的风压值较大，其余面较为均匀，所以应加强北外墙的构造设计，尤其是提高门窗密闭性能，减小寒风渗透侵袭影响。

⑩夏季，建筑周围人行活动处绝大部分位置风速不超过5米/秒，满足《绿色建筑评价标准》中对室外风环境的要求。

但因建筑较多外廊和形体变化，在局部存在低风区和涡旋区，污染物不易扩散，在极端风环境下会形成风漩涡，影响人员活动。

小区风环境模拟分析

E2
网格划分
E2
建筑体表网格划分
E2
计算工况
本次模拟计算共进行两个工况的计算，分别冬季和夏季。冬季主导风向为NNW，夏季主导风向为 SW，风向角示意图如下：
风向角示意图
E2
行人风环境舒适度评估准则
通常所说的“舒适度评估准则”，具体的划分和界定相见表。
活动性快步慢步短时间站立、坐
E2
NNW NW WNW W WSW SW SSW
15 10 5 0
N NNE NE ENE E ESE SE SSE S
风向频率玫瑰图
E2
数值模型
在建立数值模型过程中首先按照长辛店生态城一期方案的实际尺寸建立几何模型，计算域的尺度取为 6400m×11900m×600m（X×Y×Z），建筑物置于流域沿流动方向约前1/3处，计算模型的阻塞率满足数值模拟外部绕流场中一般认为的小于3％的原则。
风速风向
由于受季风的影响，一年四季的风向频率分布存在一定的差异。冬季主导风向是NNW，出现频率为11.06%，夏季主导风向是SW，出现频率为11.14%；
冬季来流风速取值为4.8米/秒，夏季来流风速取值为3.1米夏季静风：9.5% /秒冬季静风：14.6%
N NNW NW WNW W WSW SW SSW S SSE SE 15 10 5 0 NNE NE ENE E ESE
E2
数值模型
为提高数值计算精度，对计算域的网格离散做了特别设计：整体上将计算域分成内外两部分，在模型附近的内域，采用四面体单元、金字塔棱柱单元以及六面体单元这三种体网格单元生成内域混和体网格，完成对内域空间的离散；在远离模型的外域空间，采用具有规则拓朴结构的六面体单元进行离散。数值模型的混和体网格单元总数约为137万。

西安某住宅小区风环境数值模拟分析

果。
关键词：风环境；紊流；数值模拟；建筑布局
中图分类号：ＴＵ１１９文献标志码：Ｂ文章编号：１００８—１９３３（２０１５）０３— ２１９— ０４
０引言
城市建筑风环境与人们的日常生活息息相关，
安全。
４．Ｏ￣Ｃ，夏季通风室外计算温度３０．７ｏ【＝；夏季通风
室外相对湿度５４％；冬季室外平均风速０．９ｍ／ｓ，
冬季最多风向为ＥＮＥ，冬季最多风向频率为２８％，
冬季最多风向平均风速为１．７ｍ／ｓ；夏季室外平均风速为１．６ｍ／ｓ。夏季风向为ＮＥ，夏季风向频率为１８％；冬季室外大气压力９８．１０ｋＰａ，夏季室外大气压力９５７．１ｋＰａ，极端最低温度一１６．０￣Ｃ，极端最高
小区风环境不仅关系到行人的安全和舒适，而且涉及绿色建筑与节能、空气污染物的扩散、空气的
自净化等问题，《绿色建筑评价标准》（以下简称《标准》）对住宅建筑风环境提出了一系列要求，小区建
筑群体的局部风环境宜达到下述要求：
风速与开阔地面同高度风速之比）小于２；
３）避免通风不畅形成无风区或涡旋区对室外散热和污染物扩散的不利；４）夏季、过渡季建筑前后压差大于１．５Ｐａ；

万科长阳风环境模拟报告0418

万科长阳半岛1#地小区风环境模拟分析报告投资单位：北京中粮万科房地产开发有限公司编制单位：中国建筑科学研究院建筑设计院2010年 04 月 18 日风环境模拟分析报告目录一、项目概况 (2)二、分析区域 (2)三、建立模型 (3)1、风环境条件 (3)2、模型图 (3)四、计算分析 (4)1、模拟计算指标 (4)2、数学模型的选取 (4)3、计算方法及边界条件 (5)4、风环境模拟及评价 (6)五、结论 (15)一、项目概况本项目为房山区长阳镇居住、文化娱乐 1 号地项目，项目用地位于房山区长阳起步区1 号地内，距离京石高速约5 公里，从京石高速六里桥到京良路出口18 公里。

本项目东至经一南路，南至纬五路，西至军张路，北至京良路；总用地面积22.6 万平米，总建设用地16.1万平米，其中居住面积15.7万平米，文娱0.3万平米。

二、分析区域本次分析主要对该区域的主要居住建筑及建筑周边的小区进行分析，分析区域如下图所示：图1 分析区域示意图三、建立模型1、风环境条件为使计算结果具有一定的代表性，需要选择北京地区的主导风向和风速。

根据气象局1991～2000年这30年间北京地区气象数据的分析知，北京地区各月风环境情况如下：中国地面国际交换站累年月值数据集（1991-2000）月份 3 4 5 6 7 8风向 NW NW NW W SW W 平均风速 29 30 28 24 21 20 月份 9 10 11 12 1 2风向 WNW NW WNW WNW WNW NW 平均风速 21 22 23 24 25 25 根据以上数据，选取各个季节最大风速月份为各季节代表月份，取相应风速及风向进行小区室外风环境模拟计算。

图2 风向示意图2、模型图本报告采用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）的方法对建筑周围的风环境状况进行模拟评价，采用目前国际上比较流行的CFD 商用软件包FLUENT进行模拟计算，其准确性获得了不同领域的验证。

小区风环境模拟报告

B
A 旋涡
1.5米处速度场矢量局部放大图 A
1.5米处速度场矢量局部放大图 B
结果分析
• 冬季主导风向为北风时： • (1) 小区内1.5m高处各处皆满足风速不
高于5m/s的要求。 • (2) 半数以上建筑满足建筑前后压差不大
于5Pa的要求。
小区风环境总体评价
• 根据《绿色奥运建筑评估体系》（2003版）中风环境相应条款的要求。
• 计算范围： • 建筑物尺寸： • 建筑物位置： • 位于Y方向的正中，
距出风口20米。 • 边界条件： • 模型: • 网格划分：
X＝25m处，YZ平面上的压力场
负压区
X＝25m处，YZ平面上的速度场
X＝25m处，YZ平面上的速度矢量图。
回流区
回流区
有关文献显示
L2 / L 2.7
在右图中可以看出
K-ε湍流模型可以用于小区风场计算
L
L2
小区风环境评价
计算模型
入口边界条件按照典型的气象参数选取冬季北风5m/s，夏季南风2m/s两个工况进行模拟，风速边界条件采用梯度风。只模拟最不利工况，因此进行三维稳态速度场和压力场模拟，采用湍流模型为标准K-ε两方程模型。
பைடு நூலகம்区平面图
小区立体图
分析方法
• 目前可以用模型实验或者数值模拟的方法进行预测。这里将采用数值分析的方法对小区风场进行模拟。
本实验的研究目的
• (1)通过对简单梯度风算例的模拟计算，验证数值模拟方法研究小区风环境的可靠性；
• (2)通过对某实际工程风环境的数值模拟分析，对该小区的风环境进行总体的评价。
风环境数值模拟方法
1.5米处速度场矢量局部放大图C

居住小区风环境模拟与分析

图１夏季南风时居住小区模型内的流场分布状况
由图１可以看出，气流的流速因受到建筑物的阻挡而减小，居住小区背风侧形成“风影区”，并在后排建筑物背风面形成两个对称分布的回流区。在前排迎风建筑物两侧边角处以及南北走向道路入口处的风速在风压作用下增大。气流贯穿南北走向道路形成导风巷，并且风速从入口到出口逐步递减。由于建筑物之间的风速小于南北走向道路内的风速，从而使前者气压大于后者气压，建筑物之间的流体在压力梯度的作用下，由两侧向中间流动，并与南北走向道路内流体汇合，最后进入“风影区”。
在夏季东南风情况下，居住小区模型内流场分布状况见图２。
图２夏季东南风时居住小区模型内的流场分布状况
图３冬季西北风时居住小区模型内的流场分布状况
由图２可以看出，此时的居住小区迎风面呈Ｊ型，迎风面建筑物边角处的气流流速大于来流流速，小区西南角的风速最大。气流以一定的角度从东侧建筑物之间进入居住小区，且气流在建筑物之间由东向西流动，形成导风巷。建筑物之间气流在流经南
同时加强小区东侧和东南侧的绿化可以有效地降低夏季来流温度并引导气流进入小区有利于小区夏季通风散热居住小区可以采用建筑错列布置长短建筑结合布置或居住小区开口迎向主导风向的方法提高夏季通风效果可以在建筑北立面种植喜阴植物南立面种植喜阳植物有助于夏季遮阳和冬季削弱建筑物之小区北侧建筑立面外窗采用气密性较好的窗构件可以在一定程度上降低冬季风的渗入量有助于节能降耗可以在小区内采用高低建筑结合布置将较低的建筑布置在夏季主导风向增加建筑迎风面从而改善了小区夏季通风状况合理规划小区周边建筑布局使各建筑群之间相互协调以削弱周边风影区对小区通风的不利影响可以看出气流的流速因受到建筑物的阻挡而减小居住小区背风侧形成风影区并在后排建筑物背风面形成两个对称分布的回流区

武汉城市住宅小区风环境的数值模拟及分析

武汉城市住宅小区风环境的数值模拟及分析摘要：本文针对武汉城市住宅小区风环境的数值模拟及分析研究，将从数值模拟分析准备工作入手，结合武汉城市某住宅小区构建及环境设定，对风环境评估标准展开说明，最后本文提出数值模拟的具体结果及分析。

希望本文的研究，能为提升我国各地区住宅小区的风环境控制水平提供参考性建议。

关键词：武汉城市；住宅小区；风环境；数值模拟分析1 数值模拟分析准备工作1.1湍流模型风绕建筑物的流动，是一种复杂的过程。

该过程被称为高雷诺数值运动过程。

对居住小区风环境的数值模拟，实际上为钝体扰流流场的数值模拟。

对于城市住宅小区的实际建设工程中，时速速度场、湍流脉动、压力场等，一般是人们较为关注的问题。

但是，对于湍流的产生原因，以及产生后的发展等细节问题并没有详细的研究过。

因此，城建工程应用中，并不需要详细的模拟。

目前，对于湍流模型的数值模拟，一般可采用两种方法，即雷诺时均方程模型（RANS），以及雷诺应力模型（RSM）。

本文采用的是RANS方程模型的一种，为Airpak软件进行数值模拟方法。

1.2计算域对于城市住宅小区风环境的数值模拟及分析，必须以建立有限三维计算域为前提。

明确好数值模拟中的计算域之后，若发现计算区域较大，其分析的区域也会加大，网格数量也会加大。

进而使你计算时间和计算量增加，提升了计算机软硬件的条件要求。

另外，计算域若较小，会发生计算结果不准确的结果，进而使数值的模拟结果失真。

根据其他研究文献中的计算域范围大小，本文将结合武汉城市住宅小区数值模型实际情况，确定1000m*1000m*400m为计算域的范围。

1.3边界条件数值模拟分析中，边界条件分析主要包括两个内容，即入口边界条件与其他边界条件。

首先，入口边界条件，是根据大气边界层平均风剖面，采用的是速度边界。

本文以武汉城市住宅小区为例，根据我国《建筑结构荷载规范》，武汉住宅小区为确定为密集建筑群城市市区，为地貌粗糙类型，地面粗糙指数a为0.22，梯度风高度Z为400米[1]。

住宅小区设计风环境分析案例

住宅小区设计风环境分析案例本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March图1 分析区域示意图说明：该小区为住宅小区，首层建设架空车库，其屋顶进行绿化并作为相对标高正负零层，是人行、活动的主要表高层，车行通道标高为-4米，车库屋顶人视线高度约米。

另，一二期以中间的步行道（标高-4米）进行划分。

模拟基本工况及参数本次风环境模拟主要是常态风环境模拟，同时兼顾偶遇大风天气模拟。

即以当地常见或偶遇风速为边界条件，模拟该地块内绝大部分时间的风场分布情况及风速大小，用以分析该地块内的风环境舒适性。

其中常态风速（即平均风速）由中国气象局提供的天津地区累年年风玫瑰图确定（图2），偶遇大风风速为倍平均风速。

从图2的风玫瑰图可以看出天津的风气候具有以下特点：1、主导风向：天津地区的主导风向西南风、西北风，其中夏季多为西南风，冬季多为西北风；2、平均风速：天津地区平均风速大约在2m/s(夏季)—4m/s（冬季）；根据上述天津地区气候条件，本次分析的风向选择为西南风、西北风两种冬夏季主要风向；风速选择为夏季：1m/s（平均风速的50%）， 2m/s（平均风速），4m/s（平均风速的2倍）；冬季：2m/s（平均风速的50%）， 4m/s（平均风速），6m/s（平均风速的2倍）6种风速共计6种工况进行分析。

图2天津地区风玫瑰图各工况分析结果本次分析重点对下列5个风通道及其周边进行分析，各个通道位置如下图绿色箭头所示：112345254 3图3 该地块主要风通道示意图工况1:夏季西南风，风速1m/s图4 -2.5米高风速及风场分布图（通道4—4行人高度）图5 1.5米高风速及风场分布图（室外地面人活动高度）图6 4.5米高风速及风场分布图图7 9米高风速及风场分布图图8 18米高风速及风场分布图图9 36米高风速及风场分布图图10 72米高风速及风场分布图工况1结论：由上述风场分布云图可知：1、当外部风荷载为1m/s时，该地块内部主要人行通道4—4和室外活动区域风速均低于5m/s，最大风速为1m/s（参见图4-5最大风速），满足室外活动的舒适性要求;2、该风速下，地块内部的主要风通道风场流线比较明晰，通道1—1，2—2为夏季主要通风道，随着高度增加流线越加明晰；区域内没有产生明显的无风区和高速涡旋区，当外部风速较低的情况下，内部风通道依然能够保证有一定量的通风，这对夏季室外散热和污染物的消散较有利（参见图6-10）；3、人行区界面以上各楼层风速逐渐加大，这有利于各楼层的建筑室内通风。

柳州市某住宅小区风环境模拟分析

柳州市某住宅小区风环境模拟分析【摘要】介绍柳州市某小区的工程概况，采用计算流体动力学方法，对住宅小区内风环境进行了数值计算与分析。

指出了小区内建筑分布与风场的关系，为柳州地区住宅小区建筑布局的规划建设提供指导和优化途径。

【关键词】柳州；住宅小区；风环境模拟；数值模拟；建筑分布【abstract】introduction of a district in liuzhou， the general situation of the project， using the method of computational fluid dynamics， air environment of residential district in the numerical calculation and analysis. point out the area of a building distribution and wind field， for the liuzhou area residential building layout planning and construction to provide means to guide and optimize.【key words】liuzhou； residential district； wind environment simulation； numerical simulation； building distribution1、概况该小区位于柳州市位于柳州市城中区，由四栋高层住宅组成，其中1#楼建筑高度49.95m，2#～4#楼的建筑高度均为47.75m。

住宅小区风环境是城市区域微热环境的重要组成部分，不仅具有一般城市风环境的复杂性，还有其自身的独特性。

城市住宅小区风环境状况将直接影响居民的日常生活及居住建筑能耗，南方地区运用合理的风环境布局有利于室内的自然通风，还可以提高室内空气品质。

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。

住宅小区风环境模拟技术初探

住宅小区风环境模拟技术初探住宅小区由于人口密度大、人员活动较为频繁，所以对于小区风环境的研究更应重视。

建筑物本身对空气流动会产生较强的阻碍作用，可以使风流动的状态发生明显变化，如：拐角及通道处的风速增大或者流速紊乱不利于行人行走；小区风速较小不利于自然通风和小区污染物及余热散开，严重影响小区居民的生活质量。

因此在建筑设计规划初期对建筑周围风环境的状况进行预测和研究已显得十分必要。

现阶段对于风环境的研究主要依靠“风洞试验”，该项技术可以产生类似于建筑周围的实际风场，是研究建筑周围风环境主要手段。

但是由于该项技术存在周期长、成本高的特点，所以发展在小区风环境模拟中的应用还存在一定的局限性。

随着计算机技术的发展，计算流体力学（CFD）越来越多地被应用于建筑风环境的模拟[1]；与风洞试验相比，CFD技术具有成本低、周期短等优势的明显优势。

国外众多学者对建筑室内外风环境进行了大量模拟实验研究，大多数学者建立了风洞模拟实验，对建筑室内外风环境数学模型仍处在发展阶段。

英国著名学者Hugh Bartond等人分析对多种不同类型的可持续发展住区进行分析，结合庭院式、联排式和独立式建筑的风格形式特点，提出了与之相应的布置方式，以达到建筑的合理的自然通风、改善城市住区风环境的目的[2]。

日本的学者獭俊明通過分析135年以来日本的土地利用情况和与之相应的气候变化趋势，得出由于东京和大坂迅速城市化进程的迅速推进，严重地减弱了太平洋海洋风对城市风环境的影响，降低了城市的自然通风，进而影响了城市居住区空气流动的效果[3]。

此外还有一些国外学者提出在建筑小区规划设计阶段，应通过数值模拟等手段重点研究建筑室外风环境，强化自然通风效果。

国内的众多学者针对个自的研究领域，对风环境的模拟方面也有了较多成果。

清华大学的李晓锋[4]等人分别研究了围合式住宅小区的微气候和四合院式的建筑室外风环境，在此研究中并没有详细的介绍如何改善建筑室外风环境。