西安市主城区通风环境数值建模及分析

摘要

近年来，我国的城镇化速度加快，城市人口持续增长，建设用地不断扩大，城市土地资源短缺的问题日渐突出。城市新建建筑开始呈现两种趋势：一是建筑高度不断增加；二是建筑密度不断增大。大量的高层建筑及密集的建筑群给城市的通风环境带来了巨大的挑战。城市通风环境在很大程度上影响了城市居民的生活品质。通风环境的优劣直接地影响着城市空气的更新速度，排出空气污染物及缓解城市热岛的能力。现有的单一建筑及小范围建筑群的数值模型已经不能反映城市整体通风环境，建立城市尺度的模型势在必行。
　　本文首先从西安市的地理环境、自然气候、建筑分布及道路网结构形式进行论述分析，阐述了西安市的城市通风条件现状。在此基础上，基于Google地图和街景地图等互联网工具，在占用较少的资源的情况下，以真实比例尺寸对西安市绕城高速以内主城区建筑、道路等建立了城市尺度的几何模型，并建立城市风环境数值仿真模型。在夏季主导风EN风向和冬季主导风ENE风向等不同风向、风速的三种工况下，分别对西安市风环境进行数值计算，并对计算结果从风速、压力、温度及通风量等四个方面进行分析。
　　最后，根据本课题所研究的结果，对城市通风的改善作出一些建议：尽量控制十字路口的建筑高度，在条件允许的情况下使拐角处的建筑呈“倒角状”布局，如西安钟楼盘道周围拐角处钟楼饭店、开元商城及钟楼邮局等建筑布置，以减小气流向垂直方向流通的阻力；对区域进行规划时，结合主导风向建立通风廊道，控制通风廊道两侧建筑的密度和高度，使城市郊区的风能更好的向市区中心及主导风向下游的区域流通；城市住宅小区的人员密度较大，在小区规划时，应对住宅小区内的高层建筑合理布局，优化区域风环境，避免形成负压区，导致空气质量下降。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3本课题主要内容及研究方法

第二章 西安市通风环境条件

2.1西安市地理状况及气候条件

2.2西安市行政区域

2.3西安市建筑高度分布情况

2.4西安市城市道路网

2.5本章小结

第三章 计算流体动力学理论

3.1数值模拟方法简介

3.2湍流现象概述

3.3湍流的基本方程

3.4湍流数值模拟方法

3.5 FLUENT软件

3.6本章小结

第四章 西安市通风环境建模

4.1 建模区域确定

4.2几何模型建立

4.3计算模型建立

4.4本章小结

第五章 数值计算结果及分析

5.1计算工况设置及说明

5.2计算结果对比分析

5.3本章小结

结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢