基于风环境数值模拟的住宅区规划设计优化研究_张春灵
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。
某小区建筑风环境数值模拟分析研究
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建 筑 节 能
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( C ia bl C mmu ia o s o pGuz o o L d, ia g5 0 0 , hn ; 1 hn Mo i o e nc t n u i uC . t Guy n 5 0 1 C ia i Gr h
Ke o ds wide vr n e tsm uain b i igly u yw r : n n io m n ; i lto ; ul n o t d a
0 引 言 随着 科 学技术 的高速 发 展和城 镇化 进程 的 加快 , 建 筑单 体 的形式越 来越 多样 化 , 建筑 群 的布 局也 愈加
简 化 处 理 , 照 同一 高 度 处理 ( 1中 z轴 负方 向为 按 图 正北方 向) 。
随 着计算 机技 术 的发展 , 人们 研究 室外 气流 流动 的手段 已经不 仅仅 满足 于采 用风洞 试验 的方 法 , 近年
来 快速 发 展 的 C D( o ua o a FudDy a c) F C mp t in l li nmi 计 t s
摘要: 以桌小区为例, 对其风环境进行 了数值模拟计算与分析 , 引入梯度风的概念, 出了小 区内建筑分布对 小区风场的影 响。为住 指 宅小 区建筑布局 的规划建设 及建筑室内通风效果预测提供 了指导和优化途径 。
基于CFD模拟的居住区景观绿化设计研究
基于CFD模拟的居住区景观绿化设计研究基于CFD模拟的居住区景观绿化设计研究一、引言绿化景观在城市居住区的规划和设计中扮演着重要的角色。
它不仅美化了城市环境,还改善了空气质量,并为居民提供了健康舒适的生活环境。
然而,在绿化设计过程中,如何确定合适的植被布局和选择合适的植物品种仍然是一个挑战。
基于计算流体力学(CFD)的模拟技术为解决这一问题提供了全新的可能性。
本文旨在利用CFD模拟技术研究居住区景观绿化设计,以期提供有益的见解和指导。
二、CFD模拟技术简介CFD是一种计算流体力学模拟技术,它基于对流体运动进行数学建模和数值解析的方法,通过计算机模拟实现虚拟的流体流动现象。
在居住区景观绿化设计中,CFD模拟技术可以帮助设计师模拟风场、温度分布、湿度等气象参数的变化情况,从而评估不同设计方案的效果。
三、CFD模拟在居住区景观绿化设计中的应用1. 风场模拟利用CFD模拟技术可以模拟居住区内的风场情况,通过计算风速、风向等参数,可以评估不同位置的植物对风的阻挡和引导效果。
设计师可以根据模拟结果,选择相应的植被布局,以提供最佳的风环境,减轻居民的不适感。
2. 温度分布模拟在夏季高温天气中,通过CFD模拟可以模拟居住区内的温度分布情况。
设计师可以根据模拟结果,合理布局植被和建筑物,以实现降温效果。
例如,通过在热岛效应明显的区域种植树木,可以降低地表温度,改善热环境。
3. 湿度变化模拟CFD模拟也可以用于模拟居住区内的湿度变化情况。
例如,在潮湿季节,通过模拟不同植被布局和植物品种的湿度变化,设计师可以选择适宜的植物种类,以提供湿度适宜的生活环境。
四、案例分析以某城市某居住区为例,利用CFD模拟技术,研究不同绿化设计方案的效果。
首先,通过模拟风场,评估不同位置的植物对风的阻挡效果。
然后,通过模拟温度分布,分析不同绿化设计方案的降温效果。
最后,通过模拟湿度变化,选择适宜的植物种类和布局方式。
模拟结果显示,在居住区内设置了适当的绿化带和树木后,风速平均减小了35%,风向也发生了变化,使得居住区内的风环境更加宜人。
基于风环境计算机模拟的居住区设计研究
基于风环境计算机模拟的居住区设计研究随着城市化进程的加快和人们对居住环境品质的要求提高,居住区设计的重要性日益凸显。
其中,风环境作为影响居住区舒适性和健康性的重要因素,对居住区设计具有重要的影响。
本文将基于风环境计算机模拟技术,对居住区设计进行研究。
首先,风环境计算机模拟技术是一种基于数值计算方法的仿真技术,可以模拟风场的分布和流动情况。
通过该技术,可以准确地预测居住区内不同位置的风速、风向和风压等参数,为居住区设计提供科学依据。
例如,可以通过模拟分析不同建筑布局对风场的影响,优化建筑的朝向和高度,以减小风对建筑的影响,提高居住区的舒适度。
其次,基于风环境计算机模拟的居住区设计研究可以有效解决居住区内的风环境问题。
例如,在居住区规划设计中,可以通过模拟分析确定风的路径和强度,合理安排建筑的布局,避免风的过度聚集或阻挡,减小风的影响。
此外,还可以通过模拟分析不同建筑形式对风的影响,选择合适的建筑形式和结构,以减小风对建筑的冲击,提高居住区的抗风能力。
再次,基于风环境计算机模拟的居住区设计研究还可以提高居住区的可持续性。
通过模拟分析,可以优化建筑的通风设计,提高自然通风效果,减少对人工通风设备的依赖,降低能源消耗。
此外,还可以利用风的能量,设计风能发电设施,为居住区提供清洁能源,实现能源的可持续利用。
最后,基于风环境计算机模拟的居住区设计研究还可以提高居住区的安全性。
通过模拟分析,可以预测居住区内的风灾风险,合理规划建筑的抗风能力和应急避难设施,提高居住区的应对灾害的能力。
同时,还可以优化建筑的通风和透风设计,减少火灾和空气污染的风险,提高居住区的安全性。
综上所述,基于风环境计算机模拟的居住区设计研究具有重要的意义。
通过该研究,可以科学合理地优化居住区的风环境,提高居住区的舒适性、健康性、可持续性和安全性。
相信随着该研究的深入发展,会为居住区设计提供更加科学、合理和可行的解决方案。
基于CFD模拟的住宅小区风环境的优化研究
_色性能 Green Performance基于CFD模拟的住宅小区风环境的优化研究Residential Area Wind Environment Optimization Based on CFD Simulation姚昊翊i,吴笛2,任昕瑜^张海麟云南师范大学能源与环境科学学院,云南昆明650504; 2.广东工贸 职业技术学院,广东广州510000)摘要:将风速比和风速不均匀系数作为风环境的评价指标,基于CFD模拟软件AirPak,模拟不同容积率和不同建筑密度的住宅小区的风环境。
在16个工程案例中,每个案例均匀选取行人常到达的50个点作为测试点,比较不同容积率的住宅小区内部行人高度处(1.5 m高度处)的 风速、风速比和风速不均匀系数及其分布并绘制柱状图和散点图。
总结居住区规划布局中不同容积率及不同建筑密度居住小区的风环境变化 规律,同时对居住小区规划布局过程中常见的风坏境问题提出相应的改进措施。
关键词:风速比;风速不均匀系数;CFD模拟;风环境;住宅小区布局中图分类号:TU201.5 文献标志码:A文章编号:1674-8MX(2020)03-040-04当前,我国城市的快速发展及人口的迅速膨胀使得很多城市新建了大量住宅小区发达地区在土地资源十分宝贵的情 况下,大多数只能采取紧凑型(高容积率、高建筑密度)的 开发模式。
这种模式虽然有利于提高能源的利用率,但可能 会恶化住宅小区周围的小气候11],通风不畅便是恶果之一。
住宅小区室外风环境的好坏关乎小区的宜居性,住宅小区布 局的优化有利于改善空气质量,促进污染物消散。
随着“绿 色建筑”概念的推广,住宅小区风环境已成为评价“绿色建 筑”等级的一个重要指标,促使国内外学者对风环境进行 了大量的研究121。
国内研究者总结了 4种理想化的城市住宅 小区布局模式,整理风环境模拟数据得出住宅小区容积率与 风环境的变化规律|3]。
有的研究者通过实际测量及调查居住 区的室外风环境,提取出不同容积率、不同建筑密度、不同 空间高度的典型布局模式,通过风环境的模拟评估来探讨能够提升居住区环境品质的规划策略|41。
某住宅小区自然通风的数值模拟研究
某住宅小区自然通风的数值模拟研究摘要:自然通风对城市住宅小区热环境舒适度有着重要的影响,一个设计完善的建筑布局应该能够充分利用自然通风,改善区域的热环境状况;本文根据唐山某小区住宅用地的地理和气候特点,利用CFD数值模拟软件,分析规划小区的室外自然通风状况,根据模拟结果提出优化建议,为合理的规划设计提供科学的理论依据。
关键词:自然通风;数值模拟;规划优化引言随着国家绿色建筑发展战略的提出,发展生态建筑、节约建筑能耗成为城市建筑设计与发展的重要要素,自然通风的应用不仅能节约不可再生能源,实现有效被动式制冷,改善室内热环境;而且能提供新鲜、清洁的自然空气,改善室内空气品质,有利于人的身体健康。
自然通风的效果主要取决于三个气候因素,包括风速、风向及温度差,合理的规划布局、建筑空间安排可以达到良好的风环境和热环境。
在小区规划设计中,利用CFD数值模拟技术可以在规划前期进行小区室外微气候的数值分析,保证建筑布局的合理。
1、数值模拟室外条件本项目位于河北省唐山市,本文主要分析夏季主导风向下小区的室外风环境状况,根据唐山的风玫瑰图可知,夏季主导风向为东风,10m高度处的室外平均风速为2.3m/s ,风速高度方向按城市梯度风处理,见图2-1。
通过模拟计算得到不同切面上的风速矢量断面图。
图1-1 城市梯度风示意图城市梯度风满足下式,U/UR=(Z/ZR)0.28其中,ZR 为参考高度,这里取10m;UR 为10m高处的风速。
2、数值模拟计算模型本住宅小区主要户型为高层板楼,最高楼高为90m,根据建筑平面图进行计算机建模,模拟计算模型如下图2-1-2-2所示,Z向为正北向,建筑布局如图中所示,其中绿色区域为一层架空的建筑区。
3、数值模拟控制方程模拟房间内的气流属于非稳态的三维不可压缩紊流流动,因此在计算中采用当前在计算房间气流时最常用的模型。
模型所遵守的偏微分方程的向量表示如下:连续性方程:(1)动量方程:(2)紊流能量传递方程:(3)紊流能量耗散方程:(4)能量方程:(5)上式列表中,;i=1,2,3;j=1,2,3;为速度,为密度,为分子粘性系数,为紊动能,为紊动能耗散率。
住宅小区人行高度风环境数值模拟研究的开题报告
住宅小区人行高度风环境数值模拟研究的开题报告一、研究背景随着城市化的不断推进,住宅小区的建设也在不断扩大。
在小区设计中,人行高度风环境的良好设计是确保住宅小区居民安全和舒适的重要因素之一。
目前,国内外已经有许多研究关于人行高度风环境的数值模拟方面的研究,但是大多数集中在高层建筑和城市街区而忽略了住宅小区,尤其是由于住宅小区环境较为封闭,可能会影响风环境的变化,因此需要对住宅小区的人行高度风环境进行系统性的研究。
二、研究目的本研究的主要目的是通过数值模拟研究住宅小区的人行高度风环境,分析小区中的风速、风向、温度等气象参数的分布情况,以及对人类健康和生活的影响,同时提出相应的改善方案,为小区的设计提供依据。
三、研究内容(1)对住宅小区的风环境进行调查,包括风向、风速、气温、湿度等气象参数的测量和记录,同时对小区建筑、道路、绿化等因素进行初步的分析和探讨。
(2)采用ANSYS CFX软件,建立住宅小区风环境的数值模型,通过CFD数值模拟技术进行模拟计算并获取风环境的数据。
(3)将得到的模拟结果与实测数据进行对比,分析与探讨模拟结果的准确性和可靠性,并提出相应的改善方案。
(4)通过对比不同小区设计方案的模拟结果,探索人行高度风环境对建筑群体设计的影响,为小区建设提供相应的参考。
四、研究意义本研究对于住宅小区的设计和改善具有重要意义,可通过数值模拟分析和对现有数据进行分析,探究住宅小区风环境的规律和变化,以及对人类健康和生活的影响;同时为小区的可持续发展提供依据,探究小区建设所需的具体措施和优化方案。
五、研究方法本研究采用实测和数值模拟相结合的方法分析住宅小区人行高度风环境。
具体实施过程如下:(1)测量和记录小区的气象参数,如风向、风速、气温、湿度等。
同时对小区建筑、道路、绿化等因素进行初步的分析和探讨。
(2)利用ANSYS CFX软件建立住宅小区风环境的数值模型,并进行数值模拟和计算,获取风环境的数据。
基于CFD风环境模拟对小区建筑布局的优化
基于CFD风环境模拟对小区建筑布局的优化
曾彪
【期刊名称】《建筑节能》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】随着绿色建筑的普及,小区微环境越来越受到重视,其中场地风环境的质量是小区规划中需要考虑的重中之重。
风环境的影响因素比较复杂,主要取决于城市的气象参数,以及小区所处的周边环境、小区的建筑布局、建筑结构形式等。
通过数值软件CFD对小区风环境仿真模拟,将模拟结果反馈建筑,对建筑布局优化,从而改善小区风环境质量。
分析了建筑布局与风场的关系,对绿色建筑小区风环境的设计具有一定的指导作用。
【总页数】5页(P79-83)
【作者】曾彪
【作者单位】中国中元国际工程有限公司,北京 100089
【正文语种】中文
【中图分类】TU201.5
【相关文献】
1.基于CFD不同布局下的高层建筑群风环境模拟 [J], 张宇佳;闫铂
2.基于CFD的夏热冬暖地区高校校园室外风环境模拟分析与设计优化——以汕头大学东校区项目(三期)规划设计方案为例 [J], 郭嘉;李贤泽
3.基于CFD风环境模拟的既有工业区改造与优化设计策略
——以佛山顺德陈大滘工业区为例 [J], 冒亚龙;唐莱茜
4.基于CFD的高校宿舍区室外风环境模拟分析和优化设计 [J], 刘权仪
5.基于CFD数值模拟的校园风环境改造及优化研究
——以中国石油大学为例 [J], 张能;王海鑫;俞然刚
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传统四合院民居风环境的数值模拟研究
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根据横纵扩展以及楼层等建筑形式的不同主要分成4种类型进行模拟并且只考虑单栋建筑的情况如表1所结果分析比较分析不同合院形式的民居院落里15m高处的风速分布可知尽管围墙高约2m但是由于风扰建筑的流动特性院子里还是会出现刮风现象
建筑技术 A-%@FR-%RK(AS R-%@EDSDTU
传统四合院民居风环境的数值模拟研究
除通过实测了解建筑周围风场分布以外,可有效模 拟和预测建筑风环境的方法主要有两种,即风洞模型实 验及数值模拟方法。其中由于风洞模型实验代价昂贵, 周期长 (通 常 为 数 月 甚 至 一 、 二 年 ) 难 以 广 泛 地 应 用 于 实际工程或研究中,因此目前比较流行的研究方法是计 算机数值模拟。
计算机数值模拟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 (即 采 用 所 谓 的 计 算 流体力学 %&’技术:567+89):6)* ;*81< <=2)715/),从 而仿真实际的风环境。由于近年来计算机运算速度和存 储能力的大大提高,因此可以在较短周期 ($>$"天)内 对住区建筑风环境这样的大型、复杂问题完成数值模拟; 并且可借助计算机图形学技术将模拟结果形象地表示出
〔.〕 赵 彬 , 李 先 庭 , 彦 启 森 , 建 筑 小 区 内 气 流 流 场 的 数 值 模 拟 分 析 , 《!"""年 第 六 届 全 国 建 筑 物 理 年 会 论 文 集 》, *O$,*0*, !"""年 *"月 , 天 津
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]。
041、基于风环境模拟的城市更新规划方案优化研究——以深圳上步一单元为例
基于风环境模拟的城市更新规划方案优化研究——以深圳上步一单元为例李晓君俞露摘要:现代城市不断发展,旧城的历史遗留问题开始出现,土地配置低效日益突出,住宅拥挤与房屋破旧严重,基础设施滞后等现象制约着城市的发展。
城市更新成为改善城市环境、产业升级和解决城市土地资源紧缺的重要手段。
常见的城市更新规划主要关注单元地块居住环境改善、基础设施配置、产业结构调整等,主要用调整用地类型的方式,较少从城市风环境的角度来考虑地块环境的改善。
本文运用CFD流体力学法,模拟城市更新规划方案与现状项目地块及周边地区风环境,分析规划方案对城市风环境的影响,提出相应建筑外形优化调整措施,以不对现状城市风环境产生恶化影响为基准,为规划方案达到改善城市物理环境的目标做技术支撑。
从风环境模拟分析的角度对城市更新规划优化进行初步研究与探讨。
关键词:城市更新;城市规划;风环境;CFD ;1 引言改革开放后,由于前期的较为粗放式开发,城市发展已经开始面临土地紧缺及相关环境问题,经济增长推动城市化不断发展,但是空间扩展受到土地的制约,因此建成区的空间改善和土地循环利用将成为未来重要的城市发展内容[1]。
为了保护生态环境和控制城市增长边界,同时保障城市经济正常稳定运行、并逐步优化服务格局和实现社会和谐发展,通过城市更新对存量土地空间进行潜力挖掘和优化调整,已经逐步成为中国城市在产业、空间、社会等全面转型期间的重要发展政策之一[2]。
由于城市建筑物与人群的高密度聚集,在城市空间形成了特殊的城市物理环境(风环境、热环境、声环境、光环境),城市物理环境是支撑城市生态系统运作的重要无机环境。
城市物理环境的性态在很大程度上受制于人类活动、建筑物的密度和类型[3];同时,又影响气候环境、城市生物种类与分布、建筑能耗特性、城市居民舒适度及健康程度等。
城市更新单元规划主要体现在产业升级、用地布局、市政支撑等研究,但是极少关注及明确提出对城市物理环境进行研究。
居住区建筑组团室外风环境数值模拟研究——以徐州市某居住区组团为例
居住区建筑组团室外风环境数值模拟研究——以徐州市某居住区组团为例韩方奇; 季翔; 边导【期刊名称】《《建筑与文化》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】2页(P102-103)【关键词】风环境; 居住区; 建筑组团; 数值模拟【作者】韩方奇; 季翔; 边导【作者单位】中国矿业大学【正文语种】中文引言根据2018年全国房地产市场简报,居住区开发、投资和建设规模整体呈上升趋势。
然而,在居住区大量建设时期,有些居住区因工程时间短等问题,并没有将居住区的舒适、节能、环保等室外风环境问题考虑在内。
尤其是高层居住区,由于规划布局或造型设计不合理,室外出现气流死区或局部风速过大,对行人造成不良影响。
因此,在居住区方案设计阶段,将居住区风环境考虑到设计中,通过模拟分析方案风环境的优劣,从而设计出有着良好的室外风换的规划方案。
本文对江苏省徐州市某居住区组团进行室外风环境模拟分析,通过对影响风环境的主要要素进行评价研究,得出一定的建议和意见。
1 室外风环境分析评价1.1 项目概况本文的研究对象为徐州市泉山区某居住区组团室外风环境。
该区域内共有8个独立的居住区,共计68栋高层住宅建筑,其中22层住宅共5栋,建筑高度为66.7米;24层住宅共10栋,建筑高度为72.5米;25层住宅共45栋,建筑高度为75.4米;27层住宅共8栋,建筑高度为81.2米。
居住区规划布局均为传统行列式布局,朝向为南向。
根据国家气候分区,徐州属于寒冷地区,根据徐州市气象局统计的徐州历年气象数据,当地夏季的主导风向为东偏东北风,即东偏东北22.5°,夏季平均风速为2.1m/s;冬季的主导风向为南偏东南风,即南偏东22.5°,平均风速为2.2m/s。
1.2 评价标准我国地域辽阔,气候分区较多,各地对于绿色建筑以及住宅室外风环境的评价标准不一,本文结合江苏省《绿色建筑评价标准》以及《中国生态住宅技术评估手册》等对室外风环境的要求,整理总结出以下几点要求:(1)排除迎风第一排建筑,建筑物的迎风面与背风面的表面风压差小于等于5Pa。
基于cfd风环境模拟包头市某小区风环境综合研究
s,风 速 由
于建筑物 的 遮 挡 而 增 加,
SO2 、
NO2 、
PM2
5 浓 度 相
对较小,
当风速 >1
8m 时,
PM1
0 与 风 速 成 正 相 关,
即风速越大 PM1
0 越高.包头市夏季白天平均温度
为2
适宜 风 速 为 0
7℃ ,
5
1m/
s,整 体 感 觉 在 有 风 时
强烈.对包头本小区整体说,
运用 CFD 软件,
对包 头 市 某 小 区 的 风 环 境 进 行 模 拟 分 析,分 析 了 冬 夏 两 季 风 对 小 区 内 风
摘 要:
速、
风压,
指出了局部风环境的风舒适度、
热舒适度和大气污染扩散能力,
为包头市绿色建筑规划提供设
计参考.
关键词:
风环境;
风舒适度;
污染扩散
中图分类号:
较大,
会影响人 们 身 体 舒 适 度 和 居 住 的 安 全 性. 尤
其是在高层建筑的的转角处,
局部的大风,
还会给留
下大量的建筑及生活垃圾,
给行人和行车带来不便.
2 某社区空间布局
某社区内共有 8 栋建筑,
方向大致面南背北,
均
为 6 层建筑,
每层建筑南北方向距离约为 2
东西
5m,
距离约为 1
0m,周 围 建 筑 多 为 六 层 建 筑,沿 街 有 高
0 浓度较大.
3
3 分析结论
从对夏季 SE 向风和冬季 N 向风影响下的小 区
风环境分析来看,
小区内的风环境能形成以下结论.
内 蒙 古 科 技 与 经 济
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。
基于风环境的西安高层住区户外活动空间小气候设计研究
基于风环境的西安高层住区户外活动空间小气候设计研究基于风环境的西安高层住区户外活动空间小气候设计研究随着城市化的不断推进,人们对居住环境的要求也日益提高。
高层住区作为现代城市的重要组成部分,设计与规划的质量,直接关系到人们的居住体验。
户外活动空间作为高层住区中重要的公共空间之一,其小气候设计更是影响着人们在其中活动的舒适程度。
本文将以西安高层住区为研究对象,探讨在风环境条件下,如何进行户外活动空间的小气候设计,以提供一个良好的生活环境。
首先,了解西安地区的风环境特点是进行户外活动空间小气候设计的前提。
西安地处于关中平原,沿袭西北风向,冬季寒冷,夏季炎热。
西北风在冬季带来较大的空气流通性,而夏季则带来高温干燥的气候。
因此,在设计户外活动空间时需要考虑到这两种气候条件对舒适度的影响。
其次,基于风环境条件下的户外活动空间小气候设计需要从多个方面进行考虑。
一是建筑形态的设计。
建筑物的形状和高度会影响到空气的通风流通性。
在西安高层住区中,可以通过设计适当的阻挡物,如挡风墙、屏蔽墙等,来减小风对活动空间的影响,防止冷风直接吹袭空间中的居民。
二是植被的布置。
适当的植被布置可以通过调节空气湿度和温度,提供一个更为舒适的环境。
在西安高层住区中,可以利用绿化带、花坛等方式增加植被覆盖面积,减缓炎热气候的影响。
三是活动设施和家具的布局。
在户外活动空间中,设计合理的座椅、遮阳设施等可以提供防风、遮阳的效果,提供一个舒适的活动环境。
四是景观的设置。
合理设计的景观可以增加空气流动性,为居民提供一个宜人的环境。
此外,为了确保户外活动空间小气候设计的有效性,还需要进行必要的仿真和测试。
通过使用计算机模型,可以模拟不同风环境条件下的活动空间气候状况,进而调整设计方案。
同时,也可以进行现场测试,采集实际数据,以验证模拟结果的准确性。
最后,合理的维护和管理对于实现良好的小气候设计也非常重要。
户外活动空间通常是众多居民共同使用的公共空间,在设计之后,需要制定相应的管理措施,确保设施设备的正常使用和维护,保证户外活动空间的舒适性。
某住宅建筑室外风环境数值模拟
动舒适和建筑的自然通风,建筑物周围人行区距地 1.5m高处风
速 V<5m/s是不影响人们正常室外活动的基本要求。
本文以 Fluent计算流体力学软件为研究工具,对风环境数值
模拟过程中湍流模型的选择、计算流域的确定、网格划分、边界条
件的选取进行阐 述,通 过 不 同 季 节 典 型 风 速、风 向 对 建 筑 群 室 外
2.2 模型简化
利用 CFD前处理工具 Gambit进行几何建模,建立小区模型 同时选择人行高度处 1.5m的横切面模拟结果进行分析,考虑到 小区周边相对较 空 旷,建 模 过 程 中 只 考 虑 小 区 内 建 筑,小 区 北 边 较近的实验楼及小区东边的围墙,其余周边较远建筑未考虑[3]。 整个建模计算域尺寸长 500m,宽 600m,高 150m,如图 2所示, 建筑的建模尺寸为建筑实际大小。最高层建筑为 61.5m,地基位
住宅是人们的生活空间,它的舒适性是衡量人们幸福生活质 量的标志之 一,而 绿 色 建 筑 又 是 大 家 最 向 往 的 生 活 空 间。 根 据 《绿色建筑评价标准》[1],规定场地内风环境有利于室外行走、活
顶面及计算域另外两个侧面为对称边界条件(symmetry),地面及 建筑物的表面选用 wall作为边界条件。
风环境进行数值 模 拟,看 其 是 否 符 合 绿 色 建 筑 的 要 求,为 数 值 模 拟方法在以后实际工程中的应用提供参考[2]。
1 项目简介
本文要模拟的建筑群是位于湖南长沙的通泰梅岭苑小区,如 图 1所示,为该小区的总体布局图。该小区设有南北两条轴线, 主入口设在(芙蓉南路)长沙大道,南北各有一个,小区设地下停 车场,室外地面与 芙 蓉 南 路 在 同 一 水 平 面 上。 交 通 组 织 形 式:人 车分流,小区内部 只 设 消 防 车 道,车 辆 直 接 从 入 口 进 入 车 库。 小 区布局:小区整 体 布 局 “一 个 中 心、两 根 轴 线、三 个 入 口、四 个 组 团”。景观形象:小区景观以两根步行轴线为景观组织形式,贯穿 小区每个组团和小区中心,达到移步换景的目的。
基于风环境优化的住区规划研究
基于风环境优化的住区规划研究摘要:随着城市化进程的推进,城市规模数量的大幅度增加,出现了现代城市人口密集、交通拥挤、环境质量下降等城市问题。
如何创造舒适的住区环境已成为规划师所面临的问题。
通过分析住区通风的规律从而避免建筑群中出现再生风、二次风,提出如何在建筑形式、住区布局上有效利用自然风,同时达到舒适节能的效果。
关键词:室外风环境舒适性节能引言随着生活水平的提高,人们对居住环境品质及舒适度的要求也在提高。
如何创造绿色的人居环境,使建筑与人、与自然环境融为一体,以尽可能少的能耗和运行费用来创造舒适的人居环境,同时又能达到节能减排的目的是我们研究的目的。
近年来,风环境与热环境、光环境一样,成为生态建筑环境的一个重要设计要素,特别是沿海城市,风环境资源比较丰富,如何用利避害,成为规划师需要解决的问题。
住区风环境的优劣已逐步纳入住区规划是否合理的评价指标之中。
住区建设中的风环境问题现就住区建设中有关室外风环境存在的一些问题,分析如下:1、舒适性问题。
住宅的形式、朝向及摆布方式合理与否,直接关系到室外风环境的舒适性。
主要表现在以下两个方面:(1) 住宅楼群内通风不畅气体之间存在压力差才能流动,但若建筑群布局不合理,造成无压力差或压力差很小,自然导致气体流动困难,产生气流涡旋区。
气流在同一地方来回旋转,无法顺利流通,也就是所谓的通风不畅。
通风不畅导致室内外空气无法交换,人体舒适度下降,甚至交叉污染。
(2)建筑再生风、二次风住宅楼群中出现的瞬时强风,即所谓的建筑再生风、二次风。
风穿行于高楼大厦群中,由于下冲、狭管流、角逐、穿堂风以及阻塞、尾流等效应,很容易在建筑群的某个部位产生建筑瞬间强风或旋风,特别是冬季寒风。
这些瞬间风影响居民的出行,妨碍居民的室外活动,产生的强风有卷刮物体撞碎玻璃的危险,同时,也造成了建筑结构在风荷载取值上一定的误差。
2、住区的节能问题。
舒适的住区风环境不但能为人们提供舒适的环境,同时也能够减少建筑的能源消耗,合理的规划既能够有利于夏季风的导入,又能够阻挡冬季寒流的来袭,提高住区微气候环境温度,减少能耗。
基于CFD风环境模拟技术的兰州地区r绿色建筑方案优化研究
基于CFD风环境模拟技术的兰州地区r绿色建筑方案优化研究刘赟;王蓉【摘要】以兰州市某小区为例,根据建筑室外风环境影响因素,设计不同的建筑布局和建筑朝向方案,采用Phoenics软件模拟夏季和冬季主导风向下的小区室外风速、风压和建筑前后压差.模拟结果表明,小区某些位置会出现涡旋、无风区或建筑前后压差不满足GB/T 50378-2014《绿色建筑评价标准》对建筑室外风环境的要求.这将不利于行人室外通行、小区大气污染物扩散及建筑室内通风.鉴于此,通过调整小区部分建筑的朝向和布局,得到一种优化的小区模型,使其模拟结果同时满足GB/T 50378-2014《绿色建筑评价标准》中夏季和冬季建筑室外风环境的要求.优化结果可被建筑设计单位参考,用以调整设计方案.【期刊名称】《工程质量》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】6页(P20-24,35)【关键词】风环境模拟;绿色建筑;CFD;Phoenics模拟【作者】刘赟;王蓉【作者单位】甘肃省建筑科学研究院,甘肃兰州 730050;甘肃省建筑科学研究院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TU201.5;TU1190 引言城市建筑小区内会形成不同于自然环境的微气候环境,如果建筑物布局方式不合理,可能产生很多问题,如污染物无法扩散、新鲜空气无法进入、城市热岛效应增大等,将造成居住者生命或财产损失。
另外,建筑室外风环境对建筑能耗也有影响,增加夏季空调能耗和冬季采暖能耗。
随着城市人口数量的急剧增长,建筑小区需求量随之增加。
但与小区的建设速度相比建筑室外风环境研究进展落后许多。
因此,建筑小区的风环境问题研究是目前亟需解决的。
研究小区室外风环境是保障居民健康生活的需要。
在建筑设计之初便对建筑周边风环境进行评价和优化,可用较低的成本创造宜居的生活环境。
合理的小区空间布局,可有效改善小区室外风环境,有助于新鲜空气的流入、污染物的流出。
室外风环境研究也是国家大力发展低碳社区的需要。
风环境分析与居住区方案阶段的优化设计
建筑结构建 筑 技 术 开 发·3·Building StructureBuilding Technology Development第47卷第17期2020年9月图,可看出小区两条气流路径均已打开,共享空间通风效果良好,尤其儿童、老人活动场地通风效果优越;幼儿园周边设置的垃圾收集站合理布置,防止垃圾站释放的臭气蔓延到住宅区活动空间。
总之,通过优化规划布局,提高了住区通风效果及空气品质,尤其老人和儿童活动空间的通风效果改善很大,明显证明了本优化方法的创新性和研究意义。
(a ) (b)(c )图9 夏季工况下不同高度风速云图(优化后)(a )z =1.5风速云图;(b )z =5风速云图;(c )z =20风速云图4 结论本文对兰州住宅小区的风环境进行了模拟分析,借助PHOENICS 软件对夏季、冬季各主导风向下区域的风速分布、风速放大系数、气流路径、风压分布分别进行了计算分析,得出主要结论如下。
(1)在建筑物周围的人行区距地1.5 m 高处风速小于5 m/s ,并且全部活动区域的风速放大系数小于2,满足国家绿色建筑评价标准的要求。
(2)夏季在居住小区内人行区距地1.5 m 高处,大部分区域风速值大于0.4 m/s ,有利于利用通风排出区域内蓄积的热量;少部分区域风速小于0.4 m/s ,通风情况不良。
经优化建筑布局,该区域通风不良情况得到明显改善。
(3)大部分高层住宅优化前后的夏季风压压差都达到 1.5 Pa 以上,部分住宅压差达到3.0 Pa 以上,有利于对室内进行自然通风换气,满足国家GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》的要求。
(4)当前区域内幼儿园周边设置的垃圾收集站位置不妥,从通风结果可看出,垃圾站释放的臭气会蔓延到住区活动空间,不利于创造优良活动空间。
参考文献[1] 陈飞.建筑与气候:夏热冬冷地区建筑风环境研究[D].上海:同济大学,2007.[2] 刘丽珺,吕萍,梁友嘉.基于CFD 技术的河谷型城市风环境模拟——以兰州市城关区为例[J].中国沙漠,2013:1840–1847.[3] 杨丽.居住区风环境分析中的 CFD 技术应用研究[J].建筑学报,2010:5–9.[4] G B/T 50378—2014:绿色建筑评价标准[S].随着经济生产力水平和政治、社会文化的发展变化,住宅的规划布局、空间形式、建筑用材、造型风格等也不断地与时俱进。
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83摘 要:城市住宅小区内的建筑风环境状况是营造宜居居住空间的重要环境因子。
以常州某一住宅小区规划设计方案为例,运用计算流体力学Airpak 软件中的RNG k-ε湍流模型,对规划初期形成的方案A 与基于风环境影响优化推导基础上形成的优化方案B 这两个方案的建筑群进行了风环境数值模拟;通过比较分析近地面1.5m 处风速、风压差、空气龄等风环境评价指标的风场效应模拟效果,归纳和验证从总体空间布局到建筑形态布局不同尺度建筑群空间组合关系产生的微气候风环境作用效应。
本研究对于居住区规划风环境优化提供方法支撑,为构建健康舒适的小区风环境提供理论指导。
关键词:居住区规划;风环境;数值模拟Abstract:The wind environment of the building within urban residential district is an important environmental factor to create a livable living space. In this paper, by taking a residential d i s t r i c t o f C h a n g z h o u p l a n n i n g program for example, using the RNG k-ε turbulence model of the software Airpak of computational fluid dynamics to do numerical simulation of the wind environment of the building group including plan A , formed on the initial planning, and optimal plan B, based on the optimization of wind environmental i m p a c t ; t h r o u g h c o m p a r i n g a n d analyzing the simulation results of wind effect of the wind speed, wind pressure difference, air age and other windenvironmental assessment indicators at the height of 1.5m from the ground, can generalize and verify the microclimate effects of wind environment, generated by the combination of building space relations at different scales from the overall spatial layout to the layout of building forms. In this study, the optimal methods of wind environment of the residential district are supported and theoretical guidances for building a healthy and comfortable residential district environment are provided.Keywords:planning of residential district;wind environment;numerical simulation中图分类号:TU-984.12文献标识码:A文章编号:1008-0422(2016)04-0083-051 前言住宅小区内的大气环境,其研究的空间尺度较小,不同于城市大气环境,属于微尺度气象范畴。
城市住宅小区内的微环境由风环境、光环境、热环境等构成,其中风环境对小区内微气候的影响尤为重要。
良好小区风环境的构建对改善人们的居住舒适度和节约能源具有重要意义:过渡季或夏季可以利用自然通风解决热舒适性问题,减少空调的使用;冬季适宜的防风设计,可以防止冷风带走住宅周围的热量,以减少建筑能耗,实现住宅节能。
因此,营造健康舒适的住宅小区环境,风环境研究显得尤为重要。
目前建筑风环境的研究方法主要包括现场实测、风洞模型试验以及基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的数值模拟方法等。
较之现场实测和风洞试验,数值模拟具有成本低、实验速度快、易得到丰富模拟结果信息的特点,并能依据现有数据对未实施的规划设计方案进行风环境预测。
近年来,国内外针对建筑风环境的研究不断深入。
钱义等[1]运用RNG k-ε湍流模型对一住宅小区内的风速和风压进行数值模拟,结果表明建筑布局和风向角对小区风环境产生的影响较大;包毅等[2]通过雷诺平均方法对某居民小区的微环境进行数值模拟,研究表明将单体体积较大的高层建筑物建在小区建筑群的上风向,不利于夏季小区内的自然通风;陈亚洲等[3]采用数值模拟的方法对某小区进行三种风向下的风环境模拟,并评价了小区的风环境品质;Hanson 等[4]利用稳态的Navier-Stokes 方程对建筑物间的风环境进行数值模拟,并将结果与现有的风洞试验进行了对比;Jones 等[5]采用数值模拟的方法对高层居民楼的风环境进行了研究,并将计算结果和风洞试验进行比较, 指出两种方法均可以预测高层建筑附近的强风区,在强风区风速增加三倍。
以上模拟研究表明CFD 数值模拟结果能较好反映建筑物周围的风场情况,小区风环境与其内部的建筑物布局、形体特征、空间关系等有密切关系,为住宅小区风环境的模拟分析提供了理论指导。
总体而言,小区风环境模拟从规划设计阶段对不同小区方案对比优化的研究还不是很多。
本文运用RNG k-ε湍流模型,选取规划设计阶段的既有方案和在前期相关住区环境模拟因子作用结果分析基础上提出的优化方案,建立数值模型,分别模拟分析了这两个作者简介:张春灵(1991-),女,河北石家庄人,华东师范大学中国现代城市研究中心、城市与区域科学学院硕士研究,研究方向:气侯变化与人居环境建设;姜允芳(1972-),女,安徽五河人,博士,通讯作者,华东师范大学中国现代城市研究中心、城市与区域科学学院副教授,硕士生导师,研究方向:气侯变化与人居环境建设。
※国家自然科学基金资助(项目批准号:51108182;51578344);教育部人文社会科学研究一般项目(项目批准号:10YJCZH059);上海市浦江计划项目(C 类)(项目批准号:12PJC031)。
基于风环境数值模拟的住宅区规划设计优化研究※Research on Optimizing Planning and Design of the Residential District Based on Numerical Simulation of Wind Environment张春灵 姜允芳Zhang Chunling Jiang Yunfang84住区方案在夏、冬两个季节风场下的风环境,为居住区合理规划布局提供直观的数据参考,并探讨了较为合理住区方案的优化布局因素,对小区规划设计和风环境改善具有积极意义。
2 住宅小区概况2.1 气候条件该小区位于江苏省常州市,该市地处北纬31o09'-32o04'、东经119o08'-120o12',境内地势东北略低,西南略高,地貌类型属于高沙平原,山丘平圩兼有。
气候为北亚热带季风性湿润气候,四季分明,常年气候温和,年平均温度为16.3℃;雨量充沛,年降水总量为1068.9mm;日照充足,年日照时间为2035.1h。
夏季炎热多雨,最高气温常在36℃以上;冬季空气湿润,气候阴冷。
本研究模拟的风环境基础数据采用常州市气象站统计资料,常州市夏季主导风向为东南风,平均风速2.2m/s;冬季主导风向为西北风,平均风速2.3m/s。
2.2 两个住宅小区规划方案的选择小区基地南面为城市主干道,东面为城市次干道,西面和北面为城市支路,小区内部地势平缓,占地总面积为58500m 2。
该建设基地为住宅开发项目,住宅类型为多层、小高层和高层住宅,住宅面积控制在每户120 -150m 2,建筑层高为3m,容积率控制在1.5-1.8之间。
根据《江苏省城市规划管理技术规定》,常州地区的居住建筑日照间距系数为1.2。
根据以上规划要求,两个设计方案的建筑群具体布置方式如下:A 方案:小区北面和西面为板式拼接和点状分布的9栋18层的高层建筑,东面临路为2栋2层的公共建筑,其余的建筑为板式拼接的33栋6层的多层建筑。
该小区方案的建筑容积率为1.64。
在重点分析风环境优化布局的基础上,形成优化改进的B 方案:小区北面和西面为板式拼接和点状分布的11栋18层的高层建筑,东面入口处布局院落式的临路2层的公共建筑群,东面临路为3个基本单元板式拼接的9栋12层的小高层建筑,中部从北到南为2个基本单元板式拼接的2栋12层、2栋11层、两排4栋10层的小高层建筑。
该小区方案的建筑容积率为1.76。
B 方案在布局上通过建筑高度和建筑间距的改变,从而增加了外部空间的通风廊道的宽度。
公共设施布局的位置调整和形式改变,点式和板式建筑布局的调整,成为这个方案区别于A方案的建筑群空间组织关键点。
(图1、图2)3 数值模拟方法3.1风环境效应评价指标和标准3.1.1评价指标小区风环境的好坏是直接影响居民生活的舒适度,一个良好的风环境,在夏季和过渡季能保持良好的自然通风,在冬季又能适宜防风,同时还要尽量避免污染物堆积,以防对空气产生不良影响。
小区风环境优良程度的评测,可以采用风速、风速放大系数、风压差以及空气龄等有关指标作为参考依据。
风速即风流动的速度,若风速过小或静风,可能会造成局部通风不畅;若风速过大,可能会给行人带来不适和危险。
风速放大系数是指建筑物周围1.5m 人行高度处的最大风速与开阔地面同高度风速之比[6],系数越大,风速越大,若冬季值过大,可能会影响小区生活的舒适度。
风压差在本文指的是建筑物迎风面和背风面风压之间的差值,若风压差过小,可能会不利于夏季室内的自然通风;若风压差过大,可能会对冬季保暖造成一定的负荷。
空气龄是指空气被更新的时间,空气龄越小说明空气质量越好越新鲜,越有利于污染物扩散[7]。
3.1.2绿色建筑评价标准根据GB/T50378-2014《绿色建筑评价标准》[8](下文简称“标准”),小区场地内的风环境要有利于室外行走、活动舒适和建筑室内的自然通风,在夏季、过渡季典型风速和风向条件下保证:(1)人活动场地内不出现涡旋或无风区;(2)室内外表面50%以上可开启的外窗风压差大于0.5Pa。