山地城镇不同地形特征的室外热环境特性研究

摘要

研究山地城镇室外热环境对改善山地城镇室外热环境质量、提高室外热舒适有重要的意义，而且可以指导山地城镇规划及其功能小区规划的优化。但是由于山地城镇热环境尺度大，影响因素多等特点，使得数值模拟计算具有特殊困难，对热环境的研究一直采用定性分析。本文针对山地城镇室外热环境的特点，力图把对室外热环境的数值模拟方法应用到工程实践中去。重点研究了以下内容： 首先，通过对比分析，确定了采用数值模拟方法研究室外热环境的优势，分析并整理几种用于室外热环境模拟的数学模型，并给出PHOENICS用于室外热环境模拟的基础方程、算法及求解方式。 其次，对沙坪坝平顶山进行了夏季的实测与模拟，得到了夏季平顶山温度场的一般分布情况。并分析了山南、山北等不同地形特征对热环境的影响，总结出山地城市不同地形的热环境特点。 第三，结合对沙坪坝平顶山的实测，用计算机模拟了夏季典型日平顶山的热环境情况，并比较了平顶山不同方位和地形在热环境上的共性及特性。为以后利用PHOENICS模拟山体风场情况的研究提供了参考意见。 第四，尝试用ECOTECT技术分析了冬、夏季典型日平顶山的太阳辐射情况，分析了平顶山地区太阳辐射的特点，对平顶山地区热环境的改善提出了建议。 第五，对江北嘴进行夏季的热环境实测，总结了江边的不同地势对热环境的影响，并提出以后的研究方向。 最后，对沙坪坝地区居民楼进行了夏季室内、室外热环境测试，分析了不同地形对热环境的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的提出

1.2课题研究的目的和意义

1.3热环境研究的发展

1.3.1第一阶段(静态研究期)

1.3.2第二阶段(动态研究期)

1.3.3第三阶段(新技术和新方法研究期)

1.4国内外城市热环境研究现状及成果

1.4.1热环境与城市化进程关系

1.4.2热环境与城市下垫面关系

1.4.3城市热环境的预测评价模式研究

1.4.4城市热岛的存在对城市能耗影响的研究

1.4.5山地城市热环境的研究

1.5本文的技术路线和可行性研究

1.5.1研究内容和方法

1.5.2可行性研究

2数值模拟理论及软件简介

2.1引言

2.2 CFD通用软件的主要特点

2.2.1数学模型

2.2.2离散方法

2.2.3收敛方法

2.2.4网格生成

2.3 CFD软件PHOENICS的介绍

2.4 CFD通用商业软件在暖通空调领域应用中的问题

2.4.1湍流模型

2.4.2风口入流边界条件的描述

2.4.3辐射和内热源模型

2.4.4复杂几何物理条件的描述

2.5 PHOENICS的模型基础

2.5.1流体流动的控制方程

2.5.2 k-ε双方程模型

2.5.3 PHOENICS中的湍流模型

2.5.4 PHOENICS中的壁面函数

2.6 PHOENICS的求解方法

2.6.1几种求解方式

2.6.2 SIMPLEST算法

2.7 PHOENICS的结构

3平顶山热环境的测试研究

3.1引言

3.2测试简介

3.2.1测试区域简介

3.2.2实验仪器及测量参数说明

3.2.3仪器校验

3.3平顶山各种热环境条件下测试结果及分析

3.3.1平顶山山体上部热环境

3.3.2平顶山山体四周热环境测试

3.4总结

4平顶山热环境模拟

4.1风与建筑选址

4.2模型概况

4.3模拟结果及分析

4.4 小结

5平顶山太阳辐射模拟研究

5.1对模拟的基本思考

5.2模拟技术简介

5.3平顶山山体的太阳辐射模拟

5.3.1平顶山东面辐射遮挡分析

5.3.2平顶山南面辐射遮挡分析

5.3.3平顶山西面辐射遮挡分析

5.3.4平顶山北面辐射遮挡分析

5.3.5山体太阳辐射模拟小结

5.4平顶山四周建筑的日照模拟分析

5.4.1平顶山对西部建筑的日照遮挡分析

5.4.2平顶山对东部建筑的日照遮挡分析

5.4.3平顶山对南部建筑的日照遮挡分析

5.4.4平顶山对北部建筑的日照遮挡分析

5.4.5平顶山对四周建筑的日照遮挡分析小结

5.5总结

6江北嘴室外热环境的测试研究

6.1引言

6.2测试简介

6.2.1测试区域简介

6.2.2实验仪器及测量参数说明

6.3室外热环境测试结果及分析

6.3.1 2006年7月16日测试

6.3.2 2006年7月20日测试

6.4本章小结

7沙坪坝区的热环境测试

7.1测试简介

7.2测量布点及内容、方法

7.3 2006年8月12日至15日沙坪坝区各点测试数据分析

7.3.1沙坪坝区各个测试点室外温度比较、分析

7.3.2沙坪坝区各个测试点室外湿度比较、分析

7.3.3沙坪坝区各个测试点室内温度比较、分析

7.3.4沙坪坝区各个测试点室内湿度比较、分析

7.4沙坪坝热环境总结

8结论与建议

8.1本文的主要研究工作和结论

8.2对进一步研究工作的建议

致 谢

参考文献

附 录