CFD模擬的住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)

1、屑晉鼠一論丈發(fā)袤專家一廻殞中國(guó)學(xué)樂(lè)期測(cè).qikanwang.nel基于CFD模擬的住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)摘要：介紹了住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)的要求，以及cfd模擬方法湍流數(shù)學(xué)模型的選取、建立及相應(yīng)的邊界條件。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)軟件phoenics對(duì)某住區(qū)的夏季風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了模擬分析，說(shuō)明了評(píng)價(jià)住區(qū)風(fēng)環(huán)境的方法。關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬，風(fēng)環(huán)境，住區(qū)abstract:thispaperdescribestherequirementsofwindenvironmentalassessmentofresidentialareaandtheselection,establishmentandthecorrespondingboun

2、daryconditionsofthemathematicalmodelforcfdsimulation,andexpoundsthemethodsofthewindenvironmentalassessmentinresidentialareabasedonthesimulationanalysisofsummerwindenvironmentofaresidentialareabythecomputationalfluiddynamicssoftwarephoenics.keywords:numericalsimulation;windenvironment;residentialarea

3、中圖分類號(hào)：tm623.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：2095-2104(2012)住區(qū)建筑的通風(fēng)環(huán)境與室內(nèi)空氣質(zhì)量密切相關(guān)，直接影響居住者的身心健康和生活質(zhì)量，同時(shí)也影響到建筑運(yùn)行能耗。目前用于建筑室外風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)的方法主要有風(fēng)洞試驗(yàn)法和數(shù)值模擬法。風(fēng)洞試驗(yàn)方法結(jié)果可靠、直觀，但試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，模型制作代價(jià)昂貴，應(yīng)學(xué)樂(lè)期刊網(wǎng)h論丈發(fā)衷專家1丿中Qwwqikan訓(xùn)zng.nel(旦用受到一定限制。而cfd(computationalfluiddynamics方法成本低、速度快、具有模擬真實(shí)條件的能力，隨著數(shù)值模擬理論的不斷成熟和完善，在工程實(shí)踐中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。1風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)要求風(fēng)速按照beaufo

4、rt風(fēng)力等級(jí)的劃分，住區(qū)內(nèi)風(fēng)力等級(jí)為2級(jí)3級(jí),人體感覺(jué)舒適，并且可以采用自然通風(fēng)；當(dāng)住區(qū)內(nèi)風(fēng)力等級(jí)達(dá)到4級(jí)以上，就會(huì)對(duì)居民的活動(dòng)造成一些不便甚至威脅。我國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將5m/s劃分為人體舒適的分界線，要求住區(qū)建筑周圍人行區(qū)距地面1.5m高度處的風(fēng)速不高于此值。風(fēng)壓風(fēng)壓指風(fēng)吹向建筑物造成的建筑物迎、背風(fēng)面存在的壓差，壓差大小決定了室內(nèi)自然通風(fēng)可利用狀況。對(duì)過(guò)渡季和夏季來(lái)說(shuō)，壓差越大對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)越有利，但冬季風(fēng)壓過(guò)大則對(duì)建筑門窗的密封性能提出較高要求。因此，夏季、過(guò)渡季因保證建筑前后保持1.5pa以上的壓差，而冬季則需保證建筑物前后壓差不大于5pa。2cfd模擬方法數(shù)學(xué)模型住區(qū)內(nèi)風(fēng)的流動(dòng)一般

5、屬于不可壓縮的低速湍流，常用的計(jì)算模型有標(biāo)準(zhǔn)k-、rng-k-和大渦模擬模型(les)等。本文采用標(biāo)準(zhǔn)k-模型進(jìn)行模擬分析，其控制微分方程可見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)。k一論文發(fā)袁專家一中國(guó)學(xué)味期刊網(wǎng)Svwwqikan訓(xùn)zng.nel物理模型及計(jì)算區(qū)域住區(qū)風(fēng)環(huán)境的模擬分析需要考慮周邊環(huán)境對(duì)其氣流分布的影響，需要數(shù)量巨大的網(wǎng)格，導(dǎo)致網(wǎng)格質(zhì)量差。因此在不影響建筑周邊流場(chǎng)分布的前提下，為減少計(jì)算節(jié)點(diǎn)，加快計(jì)算收斂速度，應(yīng)盡量對(duì)建筑的凸凹部分進(jìn)行簡(jiǎn)化或忽略，使建筑物成為具有規(guī)則形狀的立方體。計(jì)算區(qū)域按照歐洲科技研究領(lǐng)域合作組織(cost)和日本建筑學(xué)會(huì)(aj)風(fēng)工程研究小組研究成果選取，即以目標(biāo)建筑為中心,水平范圍5

6、h(h為建筑物高度)，垂直范圍3h，建筑覆蓋范圍小于整個(gè)水平區(qū)域面積3%的計(jì)算區(qū)域。邊界條件來(lái)流邊界近地面層的來(lái)流風(fēng)速服從指數(shù)分布，其冪指數(shù)與建筑所處的地形條件有關(guān)，可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb5009-2001查詢決定,本文按d類地貌取0.3。出流邊界假定出流面上的流動(dòng)已充分發(fā)展，流動(dòng)恢復(fù)為無(wú)建筑物阻礙時(shí)的正常流動(dòng)，其出口壓力設(shè)為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?。建筑壁面與地面邊界在建筑表面和地面等固體壁面附近，層流粘性作用影響加強(qiáng)，因此必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)k-模型加以修正。本文分別對(duì)建筑表面和地面采用壁面函數(shù)方法進(jìn)行修正。學(xué)樂(lè)期刊網(wǎng)h論丈發(fā)衷專家1丿中Qwwqikan訓(xùn)zng.nel(旦3實(shí)例分析以重慶某一住區(qū)為例，該住

7、區(qū)坐南朝北，總用地面積約9萬(wàn)m2.場(chǎng)地呈矩形，東西寬約700m，南北長(zhǎng)約190m。本文以夏季作為風(fēng)環(huán)境的主要評(píng)價(jià)季節(jié)，夏季室外平均風(fēng)速2.1m/s，風(fēng)向西北風(fēng)。選擇離地面高1.5m的流場(chǎng)作為考察點(diǎn)，如圖12所示。由圖可見(jiàn)，該住區(qū)在行人區(qū)高度速度均在5m/s以下，無(wú)明顯渦流產(chǎn)生，在前排右側(cè)四棟、后排左側(cè)五棟建筑之間產(chǎn)生過(guò)道風(fēng)，但強(qiáng)度都不大；由于受前排建筑的影響，右側(cè)兩棟建筑的前后壓差不足2pa，對(duì)自然通風(fēng)不利。圖11.5m高度處風(fēng)速分布云圖圖2建筑物表面壓力分布圖4結(jié)論當(dāng)前建筑師往往多注重建筑的美觀、功能和空間利用，而忽視了建筑自身對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和調(diào)控能力。利用cfd模擬技術(shù)，可使我們較為精確地模擬預(yù)測(cè)住區(qū)的風(fēng)環(huán)境狀況，從而可通過(guò)調(diào)整建筑體型、布局等因素創(chuàng)造良好的通風(fēng)環(huán)境，進(jìn)而有效地利用氣候資源。作者簡(jiǎn)介姓名何宏偉出生年月1979.10.17性別男籍貫重慶市