多尺度城市风环境特性的CFD数值模拟与实验研究
居住区风环境分析中的CFD技术应用研究
AJ ACDEMIC ARTICAL ISSUE由于数值模拟相当于在计算机上做实验，相比模型实验方法具有周期较短，成本低等特征，并可以用较为形象和直观的方式将结果展示出来（图４）。
本文采用数值分析的方法对小区内的空气流动情况作出初步的数值模拟，以对该建筑小区内的风环境作出分析和评价。
流体流动的数值模拟即在计算机上离散求解空气流动遵循的流体动力学方程组，并将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来，这样的数值模拟技术就是所谓的计算流体动力学（ＣＦＤ：Ｃｏｍ－ｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）技术［４］（图５）。
该技术从１９７４年以后大量应用于制造业领域。
但近年来研究者将ＣＦＤ技术应用于建筑环境的模拟研究工作，到目前为止虽然还没有得到深入和普及的应用，但已经取得了很大的发展。
本文采用ＣＦＤ软件（Ａｉｒ－ｐａｋ）进行ＣＦＤ技术分析，该软件主要采用多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而能达到最佳的收敛速度和求解精度［５］。
Ｆｌｕｅｎｔ Ａｉｒ－ｐａｋ是面向工程师、建筑师和设计师等专业领域工程师的专业人工环境系统分析软件，特别是ＨＶＡＣ２ 建造中的同济设计中心Ａ楼３ 风洞模拟实验４ 计算机模拟５ 数值计算技术领域。
它可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象，并且可以准确地模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题，并依照ＩＳＯ ７７３０标准提供舒适度、ＰＭＶ、ＰＰＤ等衡量室内空气质量（ＩＡＱ）的技术指标。
２ 模拟分析２．１ 外部环境上海地理位置为：东经１２１°４’，北纬３１°２’（图６），平均海拔高度７ｍ，时区：东８区，同济新村位于上海市杨浦区，通过Ｅｃｏｔｅｃｔ软件气象数据查询，我们可以得到上海地区的全年气象数据（图７、８）。
图７中从上往下的第１条线为全年最高温度分布曲线、第２条线为全年平均温度分布曲线、第３条线为全年最低温度分布曲线、第４条线为全年每日早上９时的相对湿度分布曲线、第５条线为全年每日下午３时的相对湿度分布曲线。
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究随着城市化进程的加快，越来越多的建筑物在城市中涌现。
建筑物的设计需要考虑到很多因素，如功能、美观、安全等。
然而，一个被忽视的因素是建筑的风环境。
一个好的风环境可以提高建筑的舒适度，也可以减小建筑的能耗。
因此，建筑风环境的研究变得越来越重要。
建筑风环境的研究可以通过实验室试验和数值模拟的方法。
实验室试验可以得出一些定量的数据和直接的观察结果，但是实验室试验的成本很高，而且试验环境和实际环境之间存在差异。
因此，数值模拟成为了一种低成本、高效率的研究方法。
随着计算机技术的快速发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）成为了建筑风环境数值模拟的主流方法。
计算流体力学是一种计算流体的数值模拟方法，它基于纳维-斯托克斯方程和其它物理规律，将流场离散化成格点，对每个格点上的流场变量进行求解。
计算流体力学在建筑风环境数值模拟中的应用主要包括三个方面：建筑外围流场模拟、建筑内部流场模拟和建筑能耗模拟。
建筑外围流场模拟是指对建筑周围流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑形状、位置和风的方向和大小等因素。
通过计算建筑周围流场的速度和压力等参数，我们可以了解在风场中建筑所受的力和压力分布。
建筑外围流场模拟对于建筑的结构设计非常重要，可以为建筑提供优化的设计方案，例如缩短建筑的轮廓线、平衡建筑的表面压力分布。
建筑内部流场模拟是指对建筑内部流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑内部的空气流动、换气量和温度等参数。
通过计算空气流速、压力以及温度分布等参数，我们可以了解建筑内流场的情况和建筑内部区域的舒适度。
建筑内部流场模拟和建筑外围流场模拟相比更为复杂。
因为建筑内部流场的计算需要考虑到建筑内的门窗位置、空调设备、人员和物品等因素。
尤其是对于高层建筑，建筑内部流场模拟更为关键，因高层建筑内的温度、湿度与空气品质等因素影响舒适度和安全性。
建筑能耗模拟是指对建筑内部能耗的模拟。
CFD在城市微气象模拟及优化规划中的应用研究
CFD在城市微气象模拟及优化规划中的应用研究随着全球城市化进程的加速，城市微气象模拟及优化规划成为现代城市规划中不可或缺的部分。
计算流体力学（CFD）作为一种先进的数值模拟方法，已经被广泛应用于城市微气象领域，为城市规划师、建筑设计师和环境工程师提供了强有力的工具和技术支持。
本文将探讨CFD在城市微气象模拟及优化规划中的应用研究。
城市微气象模拟是一项重要的任务，可以帮助我们理解城市内的热量和气流的分布规律，为城市规划和建筑设计提供科学依据。
传统的实地测量方法受到人力和场地限制，无法全面准确地反映城市内的气象变化。
相比之下，CFD模拟可以模拟城市的各种复杂气象现象，并提供详细的空间分辨率，使得研究者能够更全面地了解城市内气象变化的规律。
首先，在城市热岛效应研究中，CFD模拟可以模拟城市内建筑物和街道的热辐射和传导过程，并对整个城市的热分布进行准确预测。
通过在模拟中引入不同建筑密度、绿地覆盖率和城市布局的场景，研究者可以评估不同应对措施对城市热岛效应的影响。
这一研究可以为城市规划师提供科学依据，指导城市热岛效应的缓解和城市的绿化发展。
其次，CFD模拟还可以用于城市风环境研究。
城市中建筑物和街道的布局会对风场产生复杂的影响，导致局部气流变化和辐射热量的分布不均。
通过模拟城市内的气流变化，研究者可以识别出对风速和风向有重要影响的因素，并提出相应的优化措施。
例如，合理设计建筑物的形状和高度，可以改善城市内的通风和空气质量，提高人们的舒适感。
此外，CFD模拟还可以应用于城市空气质量的评估和改善。
城市空气污染是当今社会面临的严重问题之一，而城市微气象模拟可以帮助研究人员确定污染物的扩散和浓度分布。
通过模拟不同气象条件下的污染物传输过程，研究者可以评估风速、风向和建筑物布局对空气质量的影响，并提出针对性的治理建议。
这对于城市规划师和环境工程师来说具有重要意义，可以为城市的空气质量改善提供决策支持。
最后，CFD模拟还可以用于评估城市内的热舒适性和能源利用效率。
城市空气质量空间分布特征的数值模拟研究
城市空气质量空间分布特征的数值模拟研究随着城市化进程的不断加速，在城市中生活的人们经常面临着空气质量不佳的问题。
尤其是在一些大城市中，人们可能会经历雾霾天气，空气污染给人们带来很大的健康隐患。
因此，了解城市空气污染的分布特征，对于城市管理和环境保护至关重要。
在这篇文章中，我将介绍一些关于城市空气质量空间分布特征的数值模拟研究。
一、城市空气质量的影响因素城市空气质量的主要影响因素包括工业排放、交通运输、建筑施工、生活活动等多个方面。
这些活动会排放大量的废气和颗粒物，形成空气污染。
在城市中的不同地区，这些影响因素的强度有所不同，因此城市的空气质量空间分布存在差异。
二、空气污染物的扩散模型为了研究城市空气质量的空间分布特征，科学家们利用数学模型进行了研究。
在这个数学模型中，考虑到空气污染物在大气中的扩散和输送，也考虑到了影响空气质量的因素。
数学模型中常用的一个方法是拉格朗日微观模拟，它是基于数学和物理的对工况下交通污染扩散影响的一个模拟方法。
通过模拟车辆和行人的运动轨迹等参数，结合一定的空气传递模型，可以预测某个特定地区的污染浓度分布。
同时，还有基于格点模型、质量守恒模型等方法进行研究指导。
其中格点模型也被广泛运用到空气质量研究中，该模型将城市空间划分成网格，污染物在不同的空间格点上的扩散可以通过数学计算模拟。
三、数值模拟研究的应用通过数值模拟研究，可以了解城市中不同地区的污染物浓度分布情况，进而分析出城市空气质量的空间分布特征。
这些研究可以帮助城市规划师，政府部门以及企业制定更科学的环保和污染治理政策，减轻空气污染对人们健康的威胁。
同时，数值模拟研究还可以帮助人们了解城市中污染物扩散的规律。
例如，研究结果可以揭示在特定的天气条件下，城市中哪些区域污染物更容易积累，哪些区域更容易扩散。
对于采取科学的防护措施，以及更合理地规划城市布局，都会有非常大的帮助。
四、数值模拟研究的局限尽管数值模拟研究可以提供对城市空气质量空间分布特征的深入理解，但它也存在一些局限。
CFD技术在我国城市气候环境微尺度问题中的应用
CFD技术在我国城市气候环境微尺度问题中的应用李磊;胡非;刘京【摘要】从城市风环境、热环境及空气污染等多个方面回顾了计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术在我国城市气候环境微尺度问题有关研究中的应用.通过回顾可发现,当城市气候环境研究着眼于城市街区尺度和城市冠层内部时,CFD可充分发挥其描述复杂几何形体的能力,给出街区内部的热力、动力以及物质扩散的细节,具有中尺度模式难以比拟的优势.我国在本领域的研究起步较晚,但近二十年来由于高速城市化进程所激发的强烈需求而发展迅速,已有大量研究在此领域开展并取得成果.未来随着高性能计算机计算能力的逐渐提高,CFD有望在大气环境质量预报、机场风切变预报以及风能评估等多个领域中投入业务应用.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2015(005)006【总页数】8页(P23-30)【关键词】计算流体力学;城市气候环境;微尺度【作者】李磊;胡非;刘京【作者单位】深圳市气象局深圳市国家气候现象台,深圳 518040;中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室,北京 100029;哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文近30年来，我国经历了快速的城市化进程，根据中国社会科学院发布的《城市蓝皮书：中国城市发展报告》，2011年我国城镇人口已达到6.91亿人，城镇化率达到了51.27%。
快速的城市化进程，对我国城市气候和环境造成了明显的影响，为缓解城市化在气候环境方面的不利影响，为政府决策部门提供科技支撑，近年来国内在城市气候环境科学领域展开了大量研究，并取得了丰硕的成果[1-5]。
城市气候环境虽然仅是大气科学中的一个分支，但也包含非常丰富的研究内容，当前广义的城市气候环境问题已经从早期的“五岛”（热岛、雨岛、混浊岛、干岛和湿岛）效应拓展到整个城市边界层的大气物理环境与化学环境问题，其本身也包含了若干更细的分支。
【CN109948214A】城市多尺度风环境数值模拟方法【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 201910179920.7(22)申请日 2019.03.11(71)申请人 天津城建大学地址 300384 天津市西青区津静公路26号申请人 天津大学(72)发明人 曾穗平 曾坚 田健 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人 李坤(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称城市多尺度风环境数值模拟方法(57)摘要本公开提供了一种城市多尺度风环境数值模拟方法，包括：生成以城市为中心的圆形的城市地形模型，并通过模型镶嵌将城市建筑群模型嵌入城市地形模型中，建立广域城市整体模型；采用布尔减运算提取广域城市整体模型，通过外圆内方的形式分割广域城市模型并进行模拟；提取镶嵌局域街区模型，并对边界进行插值，为局域街区模型提供准确的风环境边界条件并进行模拟。
本公开采用嵌套模型方法可在大尺度的城市整体模拟中，避免采用不合理的入流边界假定，直接在城市宏观风场模拟后，为局域街区模型提供合理的流速边界；同时，由于采用了城市整体模型采用圆形的边界形式，对不同风速方向可采用同一套网格，极大地减轻建模及网格多次划分的工作量。
权利要求书2页 说明书8页 附图9页CN 109948214 A 2019.06.28C N 109948214A权 利 要 求 书1/2页CN 109948214 A1.一种城市多尺度风环境数值模拟方法，包括：步骤S100：生成以城市为中心的圆形的城市地形模型，并通过模型镶嵌将城市建筑群模型嵌入城市地形模型中，建立待加工的广域城市整体模型；步骤S200：自步骤S100中通过布尔减运算提取广域城市整体模型，通过外圆内方的形式分割广域城市模型并进行模拟；步骤S300：自步骤S200中提取镶嵌局域街区模型，并对边界进行插值，为局域街区模型提供准确的风环境边界条件并进行模拟。
基于实测风场和CFD的城市建筑风能资源模拟评估
基于实测风场和CFD的城市建筑风能资源模拟评估许晖;张亮【摘要】The wind field between the two office buildings of Jilin Meteorological Office in 2012 was measured and the results were compared with the wind data observed at a meteorological station in Changchun.The results show that a tunneling effect exists between the two office buildings,which results in the convergence of wind.The wind field between the two office buildings simulated using the CFD technology (the Fluent software)is generally con-sistent with the real wind field.The annual average wind power density calculated from the simulated wind field is 139.0 W·m-2,with the largest wind speed area occurring at a 40 m height around the top wind exit between the two office buildings,which meansthe probability to explore wind power at this observationalsite.Meanwhile,it is feasible to evaluate wind power around buildings using both of real observations and CFD simulation.%利用2012年吉林省气象局两栋办公楼之间的风场观测资料，与2012年长春气象站风场的观测数据进行了对比分析。
基于多尺度耦合的城市小区风环境大涡模拟研究
价指标, 目前对其研究还存在明显的不足. 为揭示城市小区风场的详细分布规律, 本文以长沙梅溪湖国际新城为研究对象,
利用 WRF 与 CFD 软件多尺度耦合的手段, 对不同来流作用下梅溪湖小区风环境进行了数值模拟, 实现了城市小区风场数
值模拟入口边界条件的精细化研究. 研究结果表明: 地表粗糙度是引起局部风场复杂多样的主要原因; 小区风场受局部地
沈 炼 1,2, 邓万钞 1, 唐春朝 3, 陈 幼 1, 韦成龙 1
(1. 长沙学院 土木工程学院, 湖南 长沙 410022; 2. 湖南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410082; 3. 长沙理工大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410076 )
摘 要: 随着生活水平的不断提高, 人们对小区的居住舒适度有了更高的要求, 然而风环境作为城市舒适度的重要评
3. School of Civil Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410076, China)
Abstract: Urban wind environment is playing an important role in urban resident daily life. However, the numerical simulation research on real residential areas is still very lacking. This paper takes the Meixi Lake community as the research background, and the multi-scale coupling method of weather research forecasting (WRF) and calculation fluid dynamics (CFD) was applied to the analysis of the pedestrian wind environment. Then, the refined boundary conditions for numerical simulation of wind field in urban communities were realized. Meanwhile, in order to obtain the wind field distribution inside the community, the detail numerical simulation of wind environment for Meixi lake with different wind directions were conducted. Results show that the surface roughness would lead a complex and diverse local wind environment. The wind speed is relatively large at the building group windward side, while it is relatively small at the leeward side. Under different wind angles, the wind speed is greatly affected by the terrain, and the accelerate effect may be occurred near the super tall buildings.
基于“源—流—汇”理论的城市风环境优化与CFD分析方法——以天津市为例
基于“源—流—汇”理论的城市风环境优化与CFD分析方法——以天津市为例基于“源—流—汇”理论的城市风环境优化与CFD分析方法——以天津市为例1. 引言城市风环境是指城市空气质量和气候状况对城市建设和人民生活的影响，城市风环境质量的优劣直接影响着人们的生活和健康。
为了改善城市风环境，提高城市居民的生活质量，结合“源—流—汇”理论和计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析方法，可以实现城市风环境的优化与管理。
本文以天津市为例，介绍基于“源—流—汇”理论的城市风环境优化与CFD分析方法。
2. “源—流—汇”理论“源—流—汇”理论认为，城市风环境的质量受到三个要素的影响：源（pollutant sources）、流（wind flow）和汇（receptors）。
源指的是城市中的污染源，如工业排放、汽车尾气等；流是指城市中的气流运动情况；汇是指城市中的接收器，如人们居住的区域、公园等。
优化城市风环境，就需要从源、流、汇三个方面入手，减少污染源的排放，优化气流运动，降低接收器处的污染浓度。
3. 基于CFD的城市风环境分析方法CFD是一种数值模拟方法，可以模拟流体运动情况。
在城市风环境分析中，可以利用CFD模拟城市中的风速、风向、温度等参数，以及污染物的扩散情况。
通过模拟分析，可以定量评估城市风环境的质量，提供优化措施和建议。
4. 天津市的城市风环境问题天津市是我国重要的经济中心和交通枢纽，但也面临城市风环境问题。
由于城市化进程加快，天津市出现了交通拥堵、工业污染等问题，对城市风环境造成了负面影响。
利用基于“源—流—汇”理论和CFD分析方法，可以有针对性地优化和管理天津市的城市风环境。
5. 优化天津市的城市风环境（1）减少污染源的排放：加强工业企业的环保监管，推广清洁能源替代传统能源，减少工业废气的排放；加强车辆尾气管理，提倡绿色出行，减少汽车尾气的排放。
（2）优化城市空间布局：合理规划道路、建筑和公共空间，减少阻挡气流的结构物和建筑物；合理绿化城市，建立绿色生态系统，增加氧气供应，净化空气。
WRF-CMAQ-CFD多尺度耦合的城市下垫面小区空气污染污染数值模拟研究
然后本文对提出的模型进行了检验验证。根据数值计算的结果, 在绝大部分时候,耦合的CFD方法都要比CMAQ方法更精确。
因此我们认为用耦合的CFD方法模拟城市环境污染是可行的,同 时较CMAQ方法有着更高的精确度。本文还用多尺度耦合方法模 拟机动车对和睦小学及其周边环境的影响。
其中考虑了机动车尾气及光化学反应对计算区域内的风环境和 污染物环境的影响。定性和定量地分析了计算区域内风环境的 分布与污染物的垂直与水平传输的特性。
WRF-CMAQ-CFD多尺度耦合的城市下垫 面小区空气污染污染数值模拟研究
人们的生活水平随着中国经济经历不断增长而得到了大大的提 高,越来越多的人从农村迁移到城市中生活。城市化率的急速增 长虽然有利于社会资源的高效利用,但城市人口的急剧膨胀同样 也使城市产生了各种各样有害于人类的问题,如城市空气污染, 城市水污染,城市土壤污染等。
对于城市空气污染,以WRF-CMAQ为代表的中尺度空气质量模型无 法研究下垫面小区尺度问题,而以计算流体动力学(CFD)为代表 的小尺度模型则无法准确描述小区的边界条件。在此背景下,本 论文研究了CFD方法与中尺度模型WRF、CMAQ的耦合及其在城市 下垫面小区空气污染研究中的初步应用。
本文首先介绍了所研究区域的地理位置及气候条件,通过对建筑 信息的收集与简化,建立了以和睦小学为中心的模拟区域模型。 采用Gambit作为网格划分工具,整个计算区域网格数约1400多万。
文章的最后我们还研究了不同季节下计算区域内的的风环境与 污染物环境的变化趋势与特性,希望提高人们对城市微尺度环境 的认识。
Hale Waihona Puke
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
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的某住宅小区室外风环境数值模拟分析
２ ． ２ 模 拟 计算指 标
佛 山 属 于 夏 热 冬 暖 地 区 ．佛 山 市 年 平 均 风 速 在 ２ ｍ， ｓ左
地 面和 固体 壁 面 ： 采 用无 滑移 边 界 奈 件
３ 数值模拟 结果及 分析
由 图 ２可 以 看 出 ． 小 区 内各 建 筑 之 间的 通 到 形 成 了通 风
瀚 霹 群
图 １小区室外风环境计算模型
拟， 分析 与 室 外舒适性 相 关的 小 区 内速度 场 和建 筑表 面风 压
２ 模拟概述
２ ． １ 项 目概况
本项 目是 位 于 佛 山 市 Ｊ ｌ ｌ 页德 区 陈 村 镇 的 某 地 产 公 司 项 目．
分布 ： ＝ （ ｚ ／ ｚ （ ， ） 式 中 ， 为 某 一 高 度 的 平 均 风 速 ； ｚ为 与 所 求
迮 筑 能
Ｌ Ｏ Ⅱ（ ２ ４ Ｒ ｆ Ｊ ¨ Ｒ ￡ Ｄ ２ ０ １ ７ ／ ３
基于Ｃ Ｆ Ｄ的某住宅小区室外风环境数值模拟分析
马俊 丽 （ 广尔省建科建筑没计院有限公川， 广尔 Ｊ 州５ １ ０ ５ ０ ０ ）
【 摘 要】 本文利用 Ｃ Ｆ Ｄ软件对佛山某拟建住 宅小区进行风环境数值模拟， 选 取了夏 季和冬季两个 典型工况进行数值计 算， 并结 合绿色建筑评
道 内得 到 了 加强 ． 加 强 了小 区 内的 自然 通 风效 果 。 最 大 风 速 也 出现 在 来流 方 向的 建 筑 群 迎 风 端 口处
（ １ ） 场 地 内人 活动 区不 出现 漩 涡 或 无 风 区 ：
（ ２ ） ５ ０ ￣ ｃ 以 上可 开 启 外 窗 室 内外表 面的 风 压 差 大于 ０ ． ５ Ｐ ａ
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。
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
建筑设计·理论2021年10月第18卷总第405期基于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张 能1，王海鑫2，俞然刚１［1.中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东青岛 266580；2．山东高速青岛发展有限公司,山东青岛 266100］摘要：以风环境评价标准为依据，基于CFD数值模拟分析对青岛某校园风环境进行优化，分析校园内风环境的通风效率，发现通风不利区域，通过分析成因并对校园内既有建筑采取底层贯通，增加风井、水平遮挡等策略性改造，对校园内场地实施增加绿化、设置口袋公园等优化设计来改善风环境不达标的区域通风效率。
实践证明利用CFD数值模拟方法对校园建筑群的风环境改善和通风效率提高具有很好的效果，同时有助于形成良好的校园环境，对既有建筑群优化和改造有很好的借鉴意义。
关键词：CFD数值模拟；风环境优化；既有建筑改造［中图分类号］TU-85 ［文献标识码］A DOI：10.19892/ki.csjz.2021.28.26Research on Transformation and Optimization of Campus Wind Environment Basedon CFD Numerical Simulation—— A Case of China University of PetroleumZhang Neng1, Wang Haixin2, Yu Rangang1(1.College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao Shandong 266580, China; 2.Shandong Hi-Speed Qingdao Development Co., Ltd., Qingdao Shandong 266100, China)Abstract: Based on the wind environment evaluation standard and CFD numerical simulation analysis, the wind environment of a campus in Qingdao is optimized, the ventilation efficiency of the wind environment in the campus is analyzed, and the adverse ventilation areas are found. By analyzing the causes and adopting strategic transformation of the existing buildings in the campus, such as bottom penetration, increasing air shaft and horizontal shielding, as well as optimized design such as increasing the greening on the campus, setting up pocket park, etc., the ventilation efficiency in areas with unsatisfied wind environment is improved. The practice has proved that the use of CFD numerical simulation method has a good effect on the improvement of wind environment and ventilation efficiency of campus buildings. At the same time, it is helpful to form a good campus environment, and has good reference significance for the optimization and transformation of the existing buildings.Key words: CFD numerical simulation; wind environment optimization; reconstruction of existing buildings城市风环境的合理解决不仅可以提升建筑区内通风效率，而且可以建立舒适的物理环境，对建筑群内行人的舒适度和安全性都有重要影响。
CFD在我国城市风热环境中的研究与应用
CFD在我国城市风热环境中的研究与应用
安乐;李青蔓;梁捷;赵宇杰;张炜晨;杭建
【期刊名称】《空气动力学学报》
【年(卷),期】2024(42)3
【摘要】城市风热环境研究对于城市可持续发展、居民健康和气候变化适应性都具有重要意义。
随着高性能计算能力的不断提升和数值模拟方法的改进,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)已经广泛应用于城市风热环境预测。
本文概括性地总结了城市风热环境实验研究和CFD研究的进展,包括典型的实验研究方法、CFD数值模型、模型验证等,并重点从建筑形态布局、植被、水体以及冷性材料4个方面对CFD应用研究成果进行归纳总结,最后从多季节、多尺度、精细化模拟以及多因素耦合等角度对未来城市风热环境CFD模拟研究进行了展望,并提出了参考建议。
【总页数】18页(P1-18)
【作者】安乐;李青蔓;梁捷;赵宇杰;张炜晨;杭建
【作者单位】中山大学大气科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】P463.3;TU984
【相关文献】
1.基于CFD技术的室外风热环境分析在某大型商业建筑中的应用
2.基于CFD技术的城市风环境设计策略研究-以重庆市永川区凤凰湖城市设计为例
3.基于CFD的城
市风环境模拟与应用研究4.基于“风感”的紧凑型城市开放空间风环境实测和CFD模拟比对研究
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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。
3.2 室内实验研究
室内实验研究主要关注室内的通风换气情况。
通过建立模型房间，在不同的通风方式、天气状况下进行测量，获取室内风洞试验数据。
4.城市风环境特性的研究进展
通过多尺度的CFD数值模拟和实验研究，可以深入了解城市风环境的特性和影响因素，并为城市规划和建设提供科学依据。
在现有研究中，通过模拟不同建筑群、建筑物布局对风场影响的研究以及室内通风换气流场的研究取得了一些重要进展。
5.结论
通过本研究，我们可以看出，多尺度的CFD数值模拟和实验研究可以较全面地揭示城市风环境特性的复杂性和变化规律。
它为改善城市空气质量、优化城市建设提供了科学依据，并促进了城市风环境的可持续发展。
未来的研究还应注重模型的精细化和实验数据的准确性，以提高研究结果的可靠性和应用性
综上所述，通过多尺度的CFD数值模拟和实验研究，可以深入了解城市风环境的特性和影响因素，并为城市规划和建设提供科学依据。
室外实验研究主要通过风洞试验设施模拟不同建筑物布局和地形特征，测量风场的分布情况。
室内实验研究关注室内通风换气情况，通过建立模型房间进行测量。
在现有研究中，已取得了一些重要进展，如模拟不同建筑群对风场的影响以及室内通风换气流场的研究。
多尺度的研究方法可以较全面地揭示城市风环境的复杂性和变化规律，为改善城市空气质量和优化城市建设提供了科学依据。
未来的研究应注重模型的精细化和实验数据的准确性，以提高研究结果的可靠性和应用性。
这些研究成果将为城市风环境的可持续发展提供重要支持。