高层建筑周围行人高度风环境的数值模拟研究

通过数值模拟方法对某高层建筑周围的行人高度风速场进行了计算,结合当地气象台的气象风速统计资料,给出了该建筑周围舒适性风的概率直方图,对行人高度风环境的舒适性作出了评价,并对一些可能存在不舒适风问题的位置点提出了控制措施.     

建筑群行人高度风环境的数值模拟

采用控制容积积分法和求解压力耦合方程的半隐算法求解控制方程,选用标准k-ε湍流模型,对风绕某实际工程建筑群布局的流动特性进行数值计算,得到了建筑周围行人高度处在不同风向时的风速分布.结果表明,在上游建筑物的迎风面拐角附近以及前后排建筑之间的通道,风速最大,漩涡分布最强烈,是建筑物周围风环境最不安全的区域.通过分析比较,讨论了风向、建筑间距等因素对建筑风环境的影响.研究结果对于改进建筑设计与局部气候环境之间的关系具有参考意义.     

高层建筑底部区域行人风环境试验研究

对单个方形截面高层建筑底部区域12m范围内的行人高度风环境进行试验研究。研究了不同风向角下加速比、平均风速比等参数的分布与变化规律,并以广州为例,利用Lawson风环境评价准则对该区域处于强风下的风环境进行了评价。结果表明各风向角下的最大加速比大致相等,约为1.9,且均出现在建筑背风面角隅位置。平均风速比大于0.75的区域也出现在建筑背风面角隅,此处易引起行人风环境不适。建筑周围12m范围内风环境不适的区域面积在与墙面正交风向时达到最大,应重点关注下洗(Downwash)效应造成行人高度处风速增大的影响;在斜风向20°～70°范围内通风不利的区域面积较大,对空气污染物扩散不利。建筑迎风面和背风面角隅位置出现最大等效阵风风速,应当对建筑角隅区域行人活动加以限制或提醒。     

北京某商业中心行人风环境的风洞试验研究

采用风洞试验方法, 对北京某商业中心行人风环境进行研究, 通过对行人活动区域测点风速的统计分析, 得到该区域16 个风向角下的行人高度风速分布。结合气象资料, 利用针对不同行人活动类型的大概率发生事件的行人风环境评估标准, 对该商业中心的风环境品质进行定量评估, 并对可能造成行人不舒适或危险的区域提出改善建议。     

高层建筑形状及布局对城市街区 行人风环境影响研究

基于风洞试验和计算流体动力学方法(Computational Fluids Dynamics,CFD)研究高层建筑形状及布局对城市街区行人风环境的影响.采用最大风速比和归一化加速面积比,定量研究五种高层建筑形状及四类建筑布局对城市街区行人风环境的影响,确定全风向下的最优建筑形状以及布局,结合CFD数值模拟获得的全域流场信息,揭示建筑形状和布局对于城市街区行人风环境的影响机理.结果表明:在保持建筑高度和街区容积率一致的情况下,高层建筑群周边最大风速比不会随着建筑形状和建筑布局的改变而发生明显变化.但建筑形状和建筑布局会改变建筑群周边高风速区域的面积大小,全风向下的最优建筑形状和布局分别是Y字形和错列式布局,而最不利形状和布局分别是H字形和围合式布局.不同布局下的方形、H字形及X字形高层建筑群的最不利风向均位于斜风向,而十字形及Y字形则为正风向.高层建筑群在行人高度处的风加速现象主要是由狭管效应和角部分离效应造成的.     

深圳大运体育中心行人风环境的大涡模拟

建筑群附近风环境的品质,直接影响地面行人的舒适与安全。以深圳大运体育中心主要建筑为工程对象,采用一种新的湍流脉动流场生成方法(discretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)模拟风场的实际湍流边界条件,基于数值模拟计算软件Fluent,对深圳大运会体育场馆为中心10 km范围内的山体和主要建筑物进行全尺寸大涡模拟计算,得到各风向角下体育中心速度场分布。结合当地气象资料,采用超越阈值概率法对体育场馆周围场地行人风环境进行预测与评估,并对风环境较差地区的成因进行分析并提供改良建议。结果表明:该研究方法可以较准确地预测出建筑群周围风环境分布,并为类似体育场馆设计的合理性以及行人风环境的研究与优化提供有价值的参考。     

桥面风环境的数值风洞研究

运用数值风洞方法,采用SST k-ω湍流模型计算并分析了在25 m/s的桥面横风环境下,不同的汽车行驶速度(0~120 km/h)对汽车表面压力、绕流速度分布以及气动系数的影响.计算结果表明,该方法行之有效,在沿海或跨海大桥抗风设计和确保行车安全方面具有应用前景.     

蓝旗营住宅楼群风环境数值模拟

采用数值方法,结合标准k-ε湍流模式求解非定常Reynolds平均Naiver-Stokes方程,对北京市海淀区蓝旗营住宅楼群的二维和三维风环境进行了数值模拟;并在此基础上对该区住宅楼的风载荷进行了频谱分析,找出了流场中基于无穷远来流速度,量纲一的住宅楼宽度两个基本特征频率为0.051和0.17,分析了其成因,两个基本特征频率分别为住宅楼后大涡脱落频率和类似Karman涡街的小尺度涡脱落频率。该文为建筑设计师及住户理解风对高层住宅的载荷和环境影响提供参考。     

城市住宅小区风环境数值分析

针对某城市住宅小区建立了风环境的物理和数学模型 ,方程组进行离散 ,速度压力解耦采用 IMPLE算法 .通过大源项方法将浸没在大气中的住宅视为流体的一部分 .计算求解了两种来流角度的风环境分布 .一是来流平行于 X轴线 ,二是来流风向与 X轴成30°.两种情形都表明南方地区的穿堂风效应明显 ,可用于夏季降温 .对位于来流上游侧的建筑 (住宅 )要加强抗风压、风振能力 ;而处于下游侧的建筑 (尤其是第二种情形 )气流涡旋死角较多 ,要注意防止污染物的堆积 .研究表明 ,使用数值方法可以得出住宅小区内速度分布的详细情况 ,可对小区的风环境参数进行全面评价 ,对研究住宅小区的建筑系统节能具有一定意义     

温州城市风环境及污染扩散的数值模拟研究

城市风环境是影响城市污染扩散和人居住环境的一个重要因素。从风环境的角度研究温州城市环境现状;并以温州风环境气象资料为基础,利用城市尺度边界层大气数值模式(RBLM)对三种风速条件下温州城区气流与风速的分布以及污染浓度进行数值模拟。通过分析这三个模拟方案发现鹿城区存在气流辐合区,导致局地污染状况加重;龙湾区污染浓度较大,是造成温州地区污染的主要原因。最后根据试验结果在温州市拟定出排污企业的最佳选址。     

群体建筑风环境的三维数值模拟及分析

针对城市建筑物分布对人类活动风环境评价困难问题,引入数值模拟方法。对某大学校园局部建筑物群建立三维分析模型,分别应用三维湍流κ-ε方程中Standard湍流模型、KNG湍流模型和Realizable湍流模型,计算了2m以下人类活动环境的风场,并与实际测量的建筑物风环境数值相比较,最终得到三种模型类型,均能满足工程计算精度要求;但相对而言,在建筑物拐角之处,由Realizable湍流模型计算出来的风场更能接近实际。     

公共建筑行人交通仿真性能分析

公共建筑内的行人交通是一个群聚密度不确定、个体之间相互作用的非线性随机动态问题.计算机动态仿真是目前研究公共建筑物内行人交通流动力学特性的有效方法之一.文中针对主流仿真软件在模拟相同场景下行人疏散结果时存在差异的问题,分析仿真软件在模型性能上的差异,解释离散空间引致仿真误差的原因,同时引入保真度来评价仿真模型的精确程度.通过对比地铁站通道的实验数据和仿真结果,得出行人交通仿真性能与建筑物内环境密切相关的结论,验证保真度对仿真模型的重要性.案例结果表明,连续矢量空间多智能体仿真模型对再现公共建筑内行人交通的保真度高达87％.     

考虑下垫面复杂性的行人风环境评估

为解决城市下垫面给风环境评估带来的困难,建立地形-建筑物耦合模型进行风洞试验,研究某桥址区风环境变化规律;采用三参数Weibull分布对实际下垫面影响下气象数据进行拟合;结合拟合参数和试验风速比得到桥面行人舒适度超越阈值概率.结果表明:桥址区风速受山体的阻挡作用而减小,同时桥址区风速受城市建筑拖曳作用和街道风加速效应明显;结合三参数Weibull分布拟合得到的参数,桥面两端行人舒适度较高,同时桥面跨中位置处受街道风影响较大,易产生行人不舒适感.     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较,证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较, 证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

高层建筑风致静力干扰效应的试验和数值研究

首先采用测力天平模型风洞试验研究了2栋高层建筑间的静力干扰效应,得到2个相同的方形截面建筑在不同相对位置时的静力干扰因子Fm.然后基于Fluent 6平台采用RNG(renormalization group,重整化群理论)κ-ε湍流模型,计算了D类地貌风场中2栋高宽比均为6的方形高层建筑模型(10 cm×10 cm×60 cm)在串列、并列和偏置状态下的静态三维流场和风荷载;并与风洞试验得到的静力干扰因子进行了比较.结果表明,数值模拟方法是研究建筑物静力干扰效应的一种有效途径,相对于试验方法,数值模拟更具有优势.     

高层建筑表面风压的数值风洞模拟研究

与风洞试验相比,数值风洞具有成本低、周期短、适用广泛等诸多优点,然而由于缺乏足够的研究与验证工作,其精度及可靠性还没有被广泛接受。应用CFD方法建立两个典型高层建筑的数值风洞模型,进行建筑表面风压的模拟与验证,计算结果表明,数值风洞可以很好的反应建筑风压的分布规律,除背风面等少数区域,风压模拟结果具有较好的精度,具有很好的参考价值。