3#教輔用房、4#食堂、門衛(wèi)室-室外風環(huán)境模擬分析報告

室外風環(huán)境模擬分析報告項目名稱改建公興小學工程子項名稱3#教輔用房、4#食堂、門衛(wèi)室

目錄TOC\o"1-3"\h\u1項目概況 項目概況本項目位于四川省成都市雙流區(qū)怡心街道，用地性質為教育科研用地。項目規(guī)劃建設凈用地面積為24369.63㎡，規(guī)劃總建筑面積為8561.95㎡，本次報審范圍為新建建筑：3#教輔用房、4#食堂和門衛(wèi)室。項目效果圖如下所示：圖1項目效果圖總平面圖圖2總平面圖三維視圖圖3三維視圖計算依據本項目主要參照資料為：1）《成都市綠色建筑施工圖設計與審查技術要點（2021版）》；2）《建筑通風效果測試與評價標準》JGJ/T309—2013；3）委托方提供的總平面圖、建筑專業(yè)設計圖紙、設計效果圖等圖紙資料；4）《民用建筑設計統(tǒng)一標準》GB50352—2019；5）委托方提供的其他相關資料。參考標準《成都市綠色建筑施工圖設計與審查技術要點（2021版）》中第3.1.2.29條規(guī)定：場地內風環(huán)境有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然風，評價總分值為10分，并按下列規(guī)則分別評分并累計：1在冬季典型風速和風向條件下，按下列規(guī)則分別評分并累計：1）建筑物周圍人行區(qū)距地高1.5m處風速小于5m/s，戶外休息區(qū)、兒童娛樂區(qū)風速小于2m/s，且室外風速放大系數小于2，得3分；2）除迎風第一排建筑外，建筑迎風面與背風面表面風壓差不大于5Pa，得2分。2過渡季、夏季典型風速和風向條件下，按下列規(guī)則分別評分并累計：場地內人活動區(qū)不出現渦旋或無風區(qū)，得3分；50%以上可開啟外窗室內外表面的風壓差大于0.5pa，得2分。計算原理風場計算域進行室外風場計算前，需要確定參與計算風場的大小，在流體力學中稱為計算域，通常為一個包圍建筑群的長方體或正方體，本項目的風場計算域信息如下：冬季工況風場計算域表STYLEREF2\s4.1SEQ表\*ARABIC\s21冬季工況風場計算域信息順風方向尺寸（m）202寬度方向尺寸（m）202高度方向尺寸（m）65圖STYLEREF2\s4.1SEQ圖\*ARABIC\s21冬季工況風場計算域圖示夏季工況風場計算域表STYLEREF2\s4.1SEQ表\*ARABIC\s22夏季工況風場計算域信息順風方向尺寸（m）187寬度方向尺寸（m）186高度方向尺寸（m）68圖STYLEREF2\s4.1SEQ圖\*ARABIC\s22夏季工況風場計算域圖示過渡季工況風場計算域表STYLEREF2\s4.1SEQ表\*ARABIC\s23過渡季工況風場計算域信息順風方向尺寸（m）189寬度方向尺寸（m）187高度方向尺寸（m）68圖STYLEREF2\s4.1SEQ圖\*ARABIC\s23過渡季工況風場計算域圖示注：不同季節(jié)因風向不同，為了最大限度反映項目周圍區(qū)域風場特征，根據不同風向劃定不同的計算域。網格劃分網格劃分決定著計算的精確程度并影響計算速度，網格太密會導致計算速度下降并浪費計算資源；網格太疏導致計算精度不足結果不夠準確，合理的網格方案需要考慮對計算域中不同的部分采用不同的網格方案。建筑周圍，遠離建筑的區(qū)域，建筑物輪廓有明顯的局部特征（如尖角，凹槽，凸起等細微的外裝飾），貼近地面的區(qū)域，都需要采用不同的網格方案。下面為本項目所采用的加密方案：1）普通網格：指除靠近地面和建筑以外的網格，通常不需要特別加密處理分弧精度：對于有圓弧特征的建筑局部，把圓弧分解為線段時，弦到弧的最大距離；初始網格大?。撼跏蓟瘯r候正交網格的大小，單位米(m)；最小細分級數：初始網格至少細分的級數；最大細分級數：初始網格最多細分的級數；2）地面網格靠近建筑物的區(qū)域稱為近場，遠離建筑物的區(qū)域稱為遠場。近場的地面網格需要加密，對應地面細分級數較大；而遠場地面對應網格較疏，地面細分級數較小。3）附面層網格貼近地面/建筑壁面的空氣流動，因為空氣自身粘性而受到地面/建筑表面阻滯作用，緊貼地面/建筑壁面的空氣流動速度幾乎為0，且速度隨著與地面/建筑壁面距離的增加而增加，使得靠近地面的一定厚度空氣層的流速呈現梯度分布，最終達到主流速度，而這層空氣層通常稱為流動邊界層或者附面層。在做計算流體力學分析時，為了獲取邊界層/附面層內的空氣流動特征，提升分析精度，宜對其中的網格進行分層加密，形成附面層網格。地面附面層數：地面附面層網格的層數；建筑附面層數：建筑表面附面層網格的層數；以下為本項目的網格劃分信息，上述網格方案對網格的控制分別體現在相應的網格參數中：表STYLEREF2\s4.2SEQ表\*ARABIC\s21冬季網格劃分信息網格總數（個）網格類型網格尺寸109424普通網格分弧精度(m)0.24初始網格(m)8.0最小細分級數1最大細分級數2地面網格遠場細分級數1近場細分級數2附面層地面附面層數2建筑附面層數0表STYLEREF2\s4.2SEQ表\*ARABIC\s22夏季網格劃分信息網格總數（個）網格類型網格尺寸96934普通網格分弧精度(m)0.24初始網格(m)8.0最小細分級數1最大細分級數2地面網格遠場細分級數1近場細分級數2附面層地面附面層數2建筑附面層數0表STYLEREF2\s4.2SEQ表\*ARABIC\s23過渡季網格劃分信息網格總數（個）網格類型網格尺寸97576普通網格分弧精度(m)0.24初始網格(m)8.0最小細分級數1最大細分級數2地面網格遠場細分級數1近場細分級數2附面層地面附面層數2建筑附面層數0注：前述計算域隨風向不同，所以相同的網格方案會產生不同的網格數量。邊界條件圖STYLEREF2\s4.3SEQ圖\*ARABIC\s21風場邊界類型示意圖上圖展示了計算域中風場邊界的類型，本小節(jié)將給出不同邊界的邊界條件。入口與出口邊界條件1）入口風速梯度本項目中，入口邊界條件主要包括不同工況下的風速和風向數據，其中入口風速采用下列梯度風：（STYLEREF2\s4.3SEQ式\*ARABIC\s21）式中：v,z——任何一點的平均風速和高度；、——標準高度處的平均風速和標準高度值，《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012規(guī)定自然風場的標準高度取10m，此平均風速對應入口風設置的數值；a——地面粗糙度指數，本項目為0.28；表STYLEREF2\s4.3SEQ表\*ARABIC\s21地面粗糙度指數參考值參考標準地貌類別地面粗糙度指數《綠色建筑評價技術細則》空曠平坦地面0.14城市郊區(qū)0.22大城市中心0.28注：上述地面粗糙度指數參考《綠色建筑評價技術細則》關于4.2.6節(jié)條文說明，也可酌情參考《建筑通風效果測試與評價標準》JGJT3099-2013中5.2.1節(jié)2）出口邊界條件本項目采用自由出流作為出口邊界條件。壁面邊界條件風場的兩個側面邊界和頂邊界設定為滑移壁面，即假定空氣流動不受壁面摩擦力影響，模擬真實的室外風流動。風場的地面邊界設定為無滑移壁面，空氣流動要受到地面摩擦力的影響。湍流模型湍流模型反映了流體流動的狀態(tài)，在流體力學數值模擬中，不同的流體流動應該選擇合適的湍流模型才會最大限度模擬出真實的流場數值。本項目依據《綠色建筑評價技術細則》推薦的標準k-ε湍流模型進行室外流場計算。下表為幾種工程流體中常見的湍流模型適用性：表STYLEREF2\s4.4SEQ表\*ARABIC\s21常用湍流模型適用范圍常用湍流模型特點和適用工況standardk-ε模型簡單的工業(yè)流場和熱交換模擬，無較大壓力梯度、分離、強曲率流，適用于初始的參數研究，一般的建筑通風均適用。RNGk-ε模型適合包括快速應變的復雜剪切流、中等旋渦流動、局部轉捩流如邊界層分離、鈍體尾跡渦、大角度失速、房間通風、室外空氣流動。realizablek-ε模型旋轉流動、強逆壓梯度的邊界層流動、流動分離和二次流，類似于RNG。求解計算數學模型本項目采用CFD（計算流體力學）方法對風場進行求解，即在所分析的計算域內建立流體流動的質量守恒、動量守恒和能量守恒建立數學控制方程，其一般形式如下所示：該式中的φ可以是速度、湍流動能、湍流耗散率以及溫度等物理量，參照下表表STYLEREF2\s4.5SEQ表\*ARABIC\s21計算流體力學的控制方程名稱變量連續(xù)性方程100x速度y速度z速度湍流動能湍流耗散溫度上表中的常數如下：，，，，，，，，，，，由計算其中。如果，則，其中，，算法說明本項目采用SIMPLE算法求解上述方程組。風速放大系數計算風速放大系數反映了高層建筑對風速的放大作用，通常指建筑物周圍離地面高1.5m處最大風速與開闊區(qū)域同高度風速之比。可采用下式平均風速隨高度變化的指數函數進行風速放大系數的計算：v（STYLEREF2\s4.6SEQ式\*ARABIC\s21）（STYLEREF2\s4.6SEQ式\*ARABIC\s22）其中：——風速放大系數；——建筑物周圍距離地面高1.5米處最大風速，該風速通過前述風速計算獲取，對應1.5高度處風速云圖中的數據?！h離建筑的開闊區(qū)域，距離地面1.5米高度處風速?！h離建筑的開闊區(qū)域，距離地面10米高度處風速，此處取室外風場入口邊界風速。a——地面粗糙度指數，本項目為0.28；計算曲線Vent2014數值模擬代數方程的終止標準按連續(xù)性方程與動量方程殘差為1.0E-2，但由于計算量較大，根據經驗，往往根據測點值變化不大時，就可認為計算準確。計算曲線及觀測點的值如圖所示。圖4Vent2016夏季數值計算收斂圖圖5Vent2016冬季數值計算收斂圖圖6Vent2016過渡季數值計算收斂圖結果分析本結果基于以下幾個工況進行計算：序號季節(jié)風速(m/s)風向風向（°）1冬季1.90NE45.02夏季2.00NNE67.53過渡季1.70NNE67.5說明：風向逆時針為正，正東為0°，正北為90°，正西為180°，正南為270°。風向字母意義如下圖所示：冬季人行高度處風場分析圖71.5米高處風速云圖結論：人行區(qū)風速小于5m/s，滿足要求。圖81.5米高處風速放大系數云圖結論：人行區(qū)風速放大系數小于2，滿足要求。

建筑迎風面和背風面風壓分析圖9建筑迎風面風壓云圖圖10建筑背風面風壓云圖夏季人行高度處風場分析圖111.5米高處風速云圖結論：人行區(qū)風速大于0.2m/s，滿足要求。圖121.5米高處風速矢量圖外窗內外風壓分析圖13建筑迎風面外窗表面風壓云圖-夏季圖14建筑背風面外窗表面風壓云圖-夏季過渡季人行高度處風場分析圖151.5米高處風速云圖結論：人行區(qū)風速大于0.2m/s，滿足要求。圖161.5米高處風速矢量圖外窗內外風壓分析圖17建筑迎風面外窗