基于CFD的城市通风廊道优化设计研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:plutus001
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城市风环境是城市气候值得关注的一个方向,它与城市内热岛效应、空气流通等都息息相关。而城市通风廊道贯穿于整个城市,能加强空气流通作用,将城市热空气及污染空气从集聚地排出,提高了人们的生活舒适度。目前,各地政府开始提出城市通风廊道构建的方针与政策,城市通风廊道的研究逐渐受到关注并在部分大型城市的规划中得到实施。本文以晋江市为例,利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)对城市及城区两个尺度风环境进行数值模拟,探索城市通风廊道的构建方法,通过模型调整方案对城区通风廊道进行优化设计,主要成果如下:(1)运用气象学、地理信息系统以及计算流体动力学等多学科知识与技术,绘制风玫瑰图等各类专题图,确定晋江市主导风向特征,具体分析晋江市的风环境特征。在通风廊道理论基础上分析了城市通风廊道的主要类型,通风廊道走向与城市风向的关系,通风廊道系统的三大具体组成部分,包括作用空间、补偿空间和空气引导通道。(2)利用CFD进行多尺度风环境数值模拟,分析了城市宏观与微观风场状况,根据“入风口+通风道”的风道规划思路,构建了 5条一级风道和6条二级风道。运用概化技术完成了大量建筑数据从GIS到CFD格式的对接,实现了宏观尺度与微观尺度研究范围下的三维建筑模型构建,对模型进行各项参数设置后利用Linux大型机进行求解计算。对不同高度处的风速云图进行分析,结合通风廊道三大具体组成部分等条件分析,确定了晋江市通风廊道的总体布局。(3)针对晋江市城区的通风廊道布局,利用GIS平台选取栅格计算模型计算了城市建筑迎风面积密度FAD(Frontal Area Density),分析其空间分布特征,从而进一步评估城区各区域的通风潜力,结合CFD数值模拟结果,制定多个不同的调整方案,并对不同调整方案的风环境模拟结果进行比较,在风环境较差地区利用布置采样点的方式分析不同调整方案与现状下每个点的风速随高度变化的情况,进一步评估调整方案的效果。结果表明,经入风口处与通风廊道沿线建筑群调整后,城区内采样点所在通风状况较差地区的风环境得到相应的改善,城区通风廊道实现了一定程度的优化。
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