基于CFD技术对某住宅小区风环境模拟研究.pdf

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1、基于CFD技术对某住宅小区风环境模拟研究张飞(中冶建工集团有限公司，重庆400080)摘要：以某住宅小区为例，建立小区风环境模拟模型，并采用CFD技术对模型进行数值模拟研究，并针对模拟结果对小区内风环境的合理性提出判断。关键词：风环境；数值模拟；CFD中图分类号：TU834文献标志码：A文章编号：1672—4011(2017)06—0054一02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．029ApplicationofCFDTechnologyintheResidentialWilldEnvironmentSimulationzHANGFei(C

2、hinaMetallurgicalConstructionEngineeringGroupCO．，LTD，Chongqing400080，China)Abstract：Inthispaper，aresidentialdistrictasanexample，theestablishmentofwindenvironmentofresidentialbuildingsimula-tionmodel，andanumericalsimulationisconductedinthemodelbyusingCFDtechnique，andaccordingtothesimulationre

3、sultsofthewindenvironmentofresidentialareatheI℃asonablenessoftheproposedjudgment．Keywords：windenvironment；numericalsimulation；CFD现阶段对于风环境的研究主要依靠“风洞试验”，该项技术可以产生类似于建筑周围的实际风场，是研究建筑周围风环境的主要手段。但是由于该项技术存在周期长、成本高的特点，所以在小区风环境模拟中的应用进展缓慢。随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)越来越多地被应用于建筑风环境的模拟⋯。对于CFD技术在风环境模拟上的应用，许多学者都

4、做了研究。汤广发等。21专家对住宅小区的风场进行了数值模拟，获得了该小区的风速场，为对建筑群的布局改变引起风环境变化的研究奠定了基础。杨伟、顾明po采用混合网格划分，选用两种湍流模型计算分析了单体的绕流特征。苏国、陈水福M1基于时均方程，对一栋复杂体型高层建筑及其裙房的表面风压与周围风环境进行了数值模拟计算，且在边界风洞中进行了模型试验测定。两种模型的风压计算结果与风洞试验结果吻合较好。江明’51数值模拟分析了某住宅小区建筑物行列布置形式对小区风环境的影响，并由计算结果提出了有助于小区规划的措施与建议，进而改善了小区风环境。本文以某小区为例，通过分析小区建筑的分布情况、建立了室

5、外风环境模拟数学模型，利用CFD技术分析建筑布局对风环境的影响。0前言1模型建立在日益关注人居环境的今天，对于风环境问题也日益受到重视。住宅小区由于人口密度大、人员活动较为频繁，所以对于小区风环境的研究更应重视。建筑物本身对空气流动会产生较强的阻碍作用，可以使风流动的状态发生明显变化，如：拐角及通道处的风速增大或者流速紊乱不利于行人行走；小区风速较小不利于自然通风和小区污染物及余热散发，严重影响小区居民的生活质量。因此，在建筑设计规划初期对建筑周围风环境的状况进行预测和研究已显得十分必要。1．1小区建筑布局及气候条件该小区所在地区，气候主要受季风环流影响，风向随季节变化明显：冬

6、季盛行西北风，夏季盛行东南风，春、秋季节以西南风或东南风为主。在季节交替时，风向多变。表1是30年内小区所在地区的气候条件，本次模拟按照平均风速4m／s对小区风环境进行分析，主导风向选取为西北风向。具体布置如图1所示。表1小区所在地区历年气候条件收稿日期：2016—03—15作者简介：张飞(1982一)，男，重庆人，工程师，主要从事暖通空调设计工作。·54·图1小区所在地区风频圈1．2数学模型建筑周围的流动风是大气边界层中的低速不可压缩湍流过程。流动风的基本控制方程包括质量和动量守恒方程，如果仅考虑稳态效应，则还需引入湍流封闭模型。本次模拟采用的是RNGk一￡湍流模型，基于该模

7、型的湍流控制方程如下m8

8、。控制方程：掣：0(1)瓦OUi=一瓦OP+毒[c”“，警】+毒卜尝]c2，瓦Ok2毒[(”+嚣)差]+”I[警+L眠坠V．协lOV，,一s(s)u，毒2毒[c。+毒，毒】+c．争f[警+警]等一c：譬+R_’式中，U。(i=1，2，3)分别为沿坐标轴x，Y，z方向的平均速度分量；k、8分别为湍动能和湍能耗散率；P为平均压力；P为空气密度；R=一旦塑j铲。1=sk／s；S2=2sijSu'Sij为平均应变张量。V为气流运动粘度；vt=C。k2／8为湍流团运动粘度，C