建筑腔體對室內(nèi)風環(huán)境的影響及模擬分析

風環(huán)境模擬在城市規(guī)劃、建筑單體設(shè)計中扮演著重要的角色,尤其在綠色建筑評價中是重要的得分項.模擬時不考慮周邊建筑對目標建筑的影響,將典型工況下風速梯度公式作為任何項目的邊界條件,與實際風環(huán)境相差較大.風環(huán)境模擬需要將大尺度規(guī)劃與小尺度單體設(shè)計緊密結(jié)合,形成一個城區(qū)級尺度的風環(huán)境模擬周邊建筑,使模擬結(jié)果更趨真實.通過介紹"粗細網(wǎng)格"的模擬方法,在提高計算精度條件下解決城區(qū)級邊界條件帶來的時間、設(shè)備要求及人力成本大幅上升的問題,為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計的風模擬工作提供參考.

針對城市建筑物分布對人類活動風環(huán)境評價困難問題,引入數(shù)值模擬方法。對某大學(xué)校園局部建筑物群建立三維分析模型,分別應(yīng)用三維湍流κ-ε方程中standard湍流模型、kng湍流模型和realizable湍流模型,計算了2m以下人類活動環(huán)境的風場,并與實際測量的建筑物風環(huán)境數(shù)值相比較,最終得到三種模型類型,均能滿足工程計算精度要求;但相對而言,在建筑物拐角之處,由realizable湍流模型計算出來的風場更能接近實際。

目的分析非對稱外形建筑周圍風環(huán)境的風場分布及非對稱建筑外形對周圍風場分布的影響.方法以計算流體力學(xué)理論為基礎(chǔ),采用有限容積法對非對稱幾何體建筑風環(huán)境進行了數(shù)值模擬,并與寬度和高度相同的對稱外形建筑周圍風環(huán)境進行了比較分析.結(jié)果得到了非對稱幾何體建筑周圍速度場、壓力場、跡線圖的分布,說明建筑的幾何外形對其周圍風場影響非常大,非對稱幾何體建筑與相對應(yīng)的對稱幾何體建筑周圍風場有很大不同.結(jié)論該建筑迎風面靜壓與建筑物后側(cè)的負壓相互間存在較大壓差,有利于自然通風;hz=1.5(人行高度)風速低于5m/s,滿足舒適性標準.建筑背面存在的負壓和大的渦旋不利于污染物的排放.

近年來,隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展以及城市化進程的不斷推進,我國的建筑行業(yè)獲得了長足的發(fā)展,居民加強了對于居住環(huán)境的重視程度.現(xiàn)階段,隨著城市建設(shè)項目的不斷開展,小區(qū)建筑室外風環(huán)境日益惡化.面對這樣的惡劣環(huán)境,社會各界加強了對于人居環(huán)境的改善,并以此為基礎(chǔ),創(chuàng)建綠色家園.本文基于此,分析探討樹木對建筑小區(qū)風環(huán)境影響的模擬研究.

選擇實用易行的計算機數(shù)值模擬方法作為本文研究風環(huán)境的切入點,詳述了適合風環(huán)境湍流數(shù)學(xué)模型的選擇、建立及相應(yīng)的邊界條件。首先應(yīng)用phoenics軟件對風繞單棟建筑時的流場進行了模擬分析,其次通過將三維cad圖轉(zhuǎn)換到phoenics軟件中的方法,在冬季北風最不利工況下,對某實際復(fù)雜建筑小區(qū)的風速場進行了模擬,實現(xiàn)了理論與實踐的結(jié)合。結(jié)果證明采用計算流體力學(xué)的方法并借助于商業(yè)軟件phoenics可實現(xiàn)對建筑小區(qū)風環(huán)境的模擬,其對建筑小區(qū)風環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。

基于計算流體動力學(xué)軟件ansyscfx,采用剪切應(yīng)力傳輸(sst)k-ω湍流物理模型和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,對山體環(huán)境下低矮民房中較為典型的二層雙坡屋面房屋進行數(shù)值模擬.在山體環(huán)境影響下,分析房屋表面風壓隨山體高度變化、不同坐落位置和各風向角下的分布規(guī)律.結(jié)果表明,山體對房屋的影響,屋面的體型系數(shù)與平坦地區(qū)差異較明顯,且與山體高度、山坡度和建筑的坐落位置有關(guān).山體高度的變化對屋蓋結(jié)構(gòu)體型系數(shù)的影響較小,而房屋的坐落位置影響最為明顯.

使用fluentair-pak軟件,以同濟大學(xué)文遠樓為例,進行室內(nèi)自然通風的定量流場分析,提供作為建筑優(yōu)化設(shè)計重要內(nèi)容的風環(huán)境設(shè)計方法和原理。

為優(yōu)化居住區(qū)的風環(huán)境,選取鄭州市區(qū)不同方位上距離市中心不同遠近、不同布局的4個住宅小區(qū),對其風速進行測量記錄,結(jié)合數(shù)值模擬軟件envi-met研究小區(qū)的建筑布局對風環(huán)境的影響。結(jié)果表明:春季靜風狀態(tài)下,距離市中心由遠到近,實測風速有減小趨勢；不同布局特點的建筑風速大小明顯不同,點狀式>行列式>圍合式；envi-met數(shù)值模擬與現(xiàn)場實測結(jié)果有較好的吻合度,綠化的改變對風環(huán)境有一定的優(yōu)化作用。

針對上海市某商業(yè)街區(qū)建立了簡化物理模型,采用離散化的數(shù)值模擬方法對該街區(qū)風場進行三維模擬研究。首先采用caarc標準模型進行可行性驗證,探討了流體力學(xué)數(shù)值模擬的適用性和精確度。然后對該街區(qū)風場及建筑物的風場進行了數(shù)值模擬,分析了由于狹長t字型建筑布局而引起的巷道風效應(yīng)。最后,討論了街區(qū)群樓間間距及建筑布局等因素的改變對風場和風荷載的影響。研究結(jié)果表明,商業(yè)街區(qū)規(guī)劃時應(yīng)避免巷道風效應(yīng),并建議將行人高度風環(huán)境納入考慮的范疇。

以天津某高層建筑群為研究對象,利用phoenics數(shù)值模擬軟件對其室外風環(huán)境進行模擬,設(shè)置夏季、過渡季與冬季等工況條件,分析不同工況下風壓、速度場對建筑的影響.結(jié)果表明,項目場地在過渡季節(jié)天氣條件下室外人員活動區(qū)域平均風速達到最大,最大風速約為3.0m/s.過渡季節(jié)建筑前后壓差最大,處于1.2~6pa,夏季、冬季盛行風向平均風速條件下建筑前后壓差皆大于1pa,室內(nèi)滿足自然通風要求,且不影響室外行人的舒適性.

利用stream數(shù)值模擬軟件對某高層建筑群的室外風環(huán)境進行了模擬，并分析了冬季、夏季以及過渡季室外風環(huán)境的流場、速度分布場以及風壓分布場對建筑的影響。結(jié)果表明，冬季建筑周圍人行區(qū)距地1．5m高處最大的風速為3．97m／s，最大風速放大系數(shù)為1．07，冬季迎風面建筑物前后壓差最大壓力為4．37pa，建筑前后壓差最大為2．78pa，其他方向建筑物前后壓差均小于5pa，不影響行人舒適要求。夏季、過渡季盛行風向平均風速條件下建筑前后壓差分別為4．16pa、6．56pa，室內(nèi)可利用自然通風。

基于室外風環(huán)境CFD模擬的建筑規(guī)劃設(shè)計

為解決越來越多的體型復(fù)雜、布局多樣、規(guī)模龐大的建筑群興建后所帶來的建筑風環(huán)境問題,文章選取3種典型建筑布局(行列式、錯列式及圍合式)下的建筑群,利用雷諾平均法及realizableκ-ε湍流模型對各布局下北風及西風下的建筑風流場進行了數(shù)值模擬,利用定量與定性分析方法對建筑群風環(huán)境進行了評估。研究結(jié)果表明,西風比北風風向下的建筑群風環(huán)境好；綜合對比分析2種風向下3種布局的風環(huán)境,行列式建筑群風環(huán)境較好。

以某建有高層建筑的居住小區(qū)為研究對象,采用數(shù)值模擬方法對該小區(qū)春季的風速場、壓力場進行了模擬。探討了風環(huán)境對小區(qū)室內(nèi)外舒適度的影響。

采用cfd模擬技術(shù),分析了復(fù)雜建筑環(huán)境中布置冷卻塔的氣流分布和氣流溫度分布,比較了不同工況下冷卻塔的熱工特性,提出了改善冷卻塔有效運行的技術(shù)措施。算例結(jié)果表明,cfd模擬是解決此類問題的有效手段。

介紹了高層建筑與風環(huán)境的定義,分析了高層建筑群對內(nèi)外部空間的影響,并探討了高層建筑風環(huán)境的主要影響因素,提出了增建防風設(shè)施、增加綠化防風隔離帶、優(yōu)化設(shè)計方案等改善風環(huán)境的措施。

研究了行列式、周邊式和自由式三種基本的建筑布局對風環(huán)境的影響,給出了方案設(shè)計中從風環(huán)境角度應(yīng)該考慮的問題,即避免大面積渦流出現(xiàn),避免建筑群中某個或某些建筑單體的能耗顯著增加,避免建筑群中主要通道風力顯著增大,以提高建筑群整體空間區(qū)域環(huán)境的舒適度.

本文以武漢某住宅建筑項目為實例,通過cfd對小區(qū)的風環(huán)境進行模擬,得到了基于綠色建筑評價標準的相關(guān)結(jié)論。

本文結(jié)合工作經(jīng)驗，分析了氣候中的風環(huán)境因素對高層建筑影響的基礎(chǔ)上，對高層設(shè)計中應(yīng)考慮的問題和方法進行了初步研究，以使高層建筑設(shè)計更加合理。

建筑技術(shù)的提升使城市中高層雙子樓極為常見,雙子樓建筑的相互作用在建筑之間形成了獨特的風環(huán)境。為了分析雙子樓布局方式對建筑風環(huán)境的影響,探索雙子樓設(shè)計的基本原則,文章選用數(shù)值模擬方法,研究不同風向角和錯位距離條件下兩棟平行建筑之間的風環(huán)境,采用放大因子、無量綱空氣流量、冠層平均速度和界面交換速度等指標對其進行評價,得出不同風向角和錯位距離下雙子樓風環(huán)境各個評價指標的變化情況,并基于評價結(jié)果和城市季風特征,給出了高層雙子樓的設(shè)計布局建議。

隨著綠色建筑的普及,小區(qū)微環(huán)境越來越受到重視,其中場地風環(huán)境的質(zhì)量是小區(qū)規(guī)劃中需要考慮的重中之重。風環(huán)境的影響因素比較復(fù)雜,主要取決于城市的氣象參數(shù),以及小區(qū)所處的周邊環(huán)境、小區(qū)的建筑布局、建筑結(jié)構(gòu)形式等。通過數(shù)值軟件cfd對小區(qū)風環(huán)境仿真模擬,將模擬結(jié)果反饋建筑,對建筑布局優(yōu)化,從而改善小區(qū)風環(huán)境質(zhì)量。分析了建筑布局與風場的關(guān)系,對綠色建筑小區(qū)風環(huán)境的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)作用。

綠化對室外熱環(huán)境影響的模擬研究——綠化對改善建筑外熱環(huán)境、提高行人熱舒適有重要作用。本文通過建立同時存在非透明體和半透明體情況下的通用輻射計算體系，并結(jié)合三維植物冠層流動模擬方法、植物與環(huán)境的熱質(zhì)傳遞模型及地表、建筑等固體表面導(dǎo)熱的有限差分計...