基于CFD理论的建筑风环境研究

摘要

随着城市发展规模的不断扩大，快速城市化所带来的诸如城市热岛、空气污染等问题导致城市环境日益恶化。邯郸市地处晋冀鲁豫四省交界地带，矿产资源丰富，钢铁、煤炭、水泥、发电等工业发达，加之近年来机动车数量激增，造成了严重的空气污染现象，雾霾严重，城市空气流动不畅，迫切需要“引风入城”。
　　国务院在2016年初制定的“十三五”中国城市发展的具体“路线图”，提出中国新建住宅要推广街区制，建设开放式住宅小区。人们对居住环境的健康舒适性越来越关注。根据中国新建住宅要推广街区制，建设开放式小区的新政策，从流场绕流的作用机理出发，基于计算流体力学(CFD)，结合邯郸气象条件，利用有限元软件Fluent，研究邯郸市住区规划控制参数与住区风环境的关系。
　　本论文通过对邯郸市住区进行现场测试，将实测值与数值模拟的计算值进行对比，优化计算模型;研究在街区制下开放小区与围合小区局部风环境的流场特征;研究不同的建筑高度、建筑间距规划参数的变化对住区局部风环境的影响，通过对比不同建筑形式下的风速云图和风矢量图，得出有利于住区风环境的建筑规划因素，开放小区即住宅小区无裙房时小区内通风较好;双体建筑间的风速大小随着建筑间距增大而增大;双体建筑间高度比为1.6时，楼间风速达到最大。在进行邯郸市住区规划设计时，应充分考虑住区局部风环境的影响，自然通风，解决雾霾，改善室内外环境舒适度。同时，通过对住区风环境的规划参数的研究，找到风与建筑规划参数之间的关系。为新建项目的规划设计提供一种基于风环境研究的规划方案，提供较之经验而更为具体的建筑规划数据参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1．课题背景及研究意义

1．1．1．气候环境污染

1．1．2．我国规划政策的调整

1．1．4．研究意义

1．2．国内外风环境规划研究现状

1．2．1．国外研究的理论与实践

1．2．2．国内研究的理论与实践

1．3．研究目标和内容

1．3．1．研究目标

1．3．2．主要研究内容

第2章 风环境数值模拟基本理论

2．1．建筑风环境

2．1．1．风的特性

2．1．2．平均风速剖面

2．1．3．指数风剖面

2．1．4．邯郸气候特征

2．1．5．风绕建筑物流动特性

2．2．计算流体力学基本理论

2．2．1．控制方程

2．2．2．求解过程

2．2．3．湍流基本模型

2．3．CFD数值模拟技术

2．3．1．CFD技术概述

第3章 CFD数值计算模型的验证

3．1．现场实测

3．1．1．实测方法

3．1．2．实测仪器

3．1．3．仪器的使用

3．1．4．实验地点和测点的选取

3．1．5．实验内容及步骤

3．1．6．实测结果整理

3．2．数值模型的验证

3．2．1．模型建立

3．2．2．计算域分析

3．2．3．湍流模型分析

3．3．数值模型的验证分析

3．4．本章小结

第4章 开放住区风环境研究

4．1．计算条件

4．2．数值模型

4．2．1．研究对象

4．2．2．计算域

4．2．3．计算网格划分

4．2．4．计算边界条件

4．3．围合小区与开放小区的局部风环境对比分析

4．3．1．住宅小区内夏季局部风环境模拟

4．3．2．住宅小区内冬季局部风环境模拟

4．4．本章小结

第5章 住区风环境规划设计的参数研究

5．1．住区建筑高度规划设计参数研究

5．1．1．基本工况

5．1．2．高度比α＜1

5．1．3．高度比α=1．0

5．1．4．高度比α＞1

5．2．住区建筑间距规划设计参数研究

5．2．1．基本工况

5．2．2．间距因子β＜1

5．2．3．间距因子β=1

5．2．4．间距因子β＞1

5．3．本章小结

第6章 结论与展望

6．1．结论

6．2．展望

致谢

参考文献

附录

作者简介

发表论文和参加科研情况说明