考虑下垫面复杂性的行人风环境评估

为解决城市下垫面给风环境评估带来的困难,建立地形-建筑物耦合模型进行风洞试验,研究某桥址区风环境变化规律;采用三参数Weibull分布对实际下垫面影响下气象数据进行拟合;结合拟合参数和试验风速比得到桥面行人舒适度超越阈值概率.结果表明:桥址区风速受山体的阻挡作用而减小,同时桥址区风速受城市建筑拖曳作用和街道风加速效应明显;结合三参数Weibull分布拟合得到的参数,桥面两端行人舒适度较高,同时桥面跨中位置处受街道风影响较大,易产生行人不舒适感.     

大跨悬索桥Π形加劲梁处风参数实测与风攻角修正

以一座已建的大跨悬索桥为工程依托，基于现场实测与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）方法研究Π形加劲梁断面气动外形对桥面高度处实测风参数的影响，并提出实测风攻角的修正方法. 进行为期5个月的桥面高度处风速和风攻角现场实测，分析风参数沿桥轴线的分布规律，并比较了桥面高度处迎风侧与背风侧风速仪实测的风速和风攻角；采用计算流体动力学方法模拟气流流经静止加劲梁断面的流场，研究来流风攻角和风速对风速仪安装在加劲梁不同位置处风参数的影响；结合数值模拟结果，通过函数拟合得到Π形加劲梁断面风速仪实测风攻角的修正公式. 结果表明：实测风速在大桥主跨范围内较为接近，且边跨风速相较于主跨风速偏小；现场实测得到的迎风侧风攻角明显大于背风侧，两侧风速基本一致；迎风侧与背风侧的风参数数值模拟结果与现场实测具有一致性，主梁绕流对距主梁20 m范围内的风攻角监测结果均存在一定影响. 通过本文建立的风攻角修正方法，可以根据迎风侧风攻角的实测值得到较为合理的风攻角修正结果.     

基于多尺度耦合的城市小区风环境大涡模拟研究

随着生活水平的不断提高,人们对小区的居住舒适度有了更高的要求,然而风环境作为城市舒适度的重要评价指标,目前对其研究还存在明显的不足.为揭示城市小区风场的详细分布规律,本文以长沙梅溪湖国际新城为研究对象,利用WRF与CFD软件多尺度耦合的手段,对不同来流作用下梅溪湖小区风环境进行了数值模拟,实现了城市小区风场数值模拟入口边界条件的精细化研究.研究结果表明:地表粗糙度是引起局部风场复杂多样的主要原因;小区风场受局部地物地貌的影响较大,在建筑群的背风侧风速较低,迎风侧风速较大;不同风向角条件下,风速大小受地形影响较大,且在超高建筑群附近,风速容易发生加速效应.     

高层建筑形状及布局对城市街区 行人风环境影响研究

基于风洞试验和计算流体动力学方法(Computational Fluids Dynamics,CFD)研究高层建筑形状及布局对城市街区行人风环境的影响.采用最大风速比和归一化加速面积比,定量研究五种高层建筑形状及四类建筑布局对城市街区行人风环境的影响,确定全风向下的最优建筑形状以及布局,结合CFD数值模拟获得的全域流场信息,揭示建筑形状和布局对于城市街区行人风环境的影响机理.结果表明:在保持建筑高度和街区容积率一致的情况下,高层建筑群周边最大风速比不会随着建筑形状和建筑布局的改变而发生明显变化.但建筑形状和建筑布局会改变建筑群周边高风速区域的面积大小,全风向下的最优建筑形状和布局分别是Y字形和错列式布局,而最不利形状和布局分别是H字形和围合式布局.不同布局下的方形、H字形及X字形高层建筑群的最不利风向均位于斜风向,而十字形及Y字形则为正风向.高层建筑群在行人高度处的风加速现象主要是由狭管效应和角部分离效应造成的.     

基于计算流体动力学的晋东南传统院落内部风环境数值分析

为提升晋东南传统村落院落内部风环境舒适度,同时给城市不良风环境问题提供解决经验,对晋东南传统村落院落风环境进行了定量研究.通过实地调研和测绘晋东南典型传统聚落民居布局现状,将该地院落基本形式分为21个工况,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟分析进行定量分析.使用风速比评估法针对夏季和冬季不同的风环境要求展开讨论,并将每一种工况的院落形态量化,分析各工况院落内平均风速比与建筑体积的耦合关系.结果表明:建筑物全围合的"口"型院中的几种方案更能兼顾夏季散热与冬季抗寒的功能,且西厢房高东厢房低的布局能营造更优质的风环境;风速比曲线的单调区间主要由民居围合形式决定,单调性则由主要由民居组合高度决定.     

复杂地形下全风向风速比计算方法研究

为解决复杂地形环境中,输电塔线风荷载计算的地形修正系数选取问题,本文基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)手段,提出了一种以无量纲风速比为输出的数值计算方法。该方法参考COST Action 732建议的风环境模拟指导准则,对CFD中复杂地形的计算域选取、边界条件定义方式作出改进,使其能够适用于大规模批量计算。围绕Askervein山丘及我国沿海地区的一处复杂地形,结合部分风洞试验、现场实测及参考COST Action 732准则获得的风速比数据,验证了数值模拟方法的合理性。结果表明,采用本文所述风速比计算手段,能准确考虑地形、地貌对输电塔线工作高度范围内的风加速比及风剖面造成的影响,该方法的实施为复杂地形风速比数据库的建立、输电塔线的防风加固及风致灾损事故分析奠定基础。     

基于CFD的气流式皮清机内部流场

利用基于CFD(computational fluid dynamics)的数值分析方式,对进口风速、排杂槽口宽度等参数改变引起的气流式皮清机内部速度场和压力场变化进行了仿真分析.采用速度矢量分析了进口风速的影响:进口风速为15 m/s时最佳,风速过低或者过高都易于引起堵塞;采用了压力云图及压力分布分析了排杂槽口宽度的影响:排杂槽口宽度为20 mm,进口风速为15 m/s时无向外排风现象,且向内补风风速最低,清杂及落棉的综合效果最佳.数值分析结果与试验验证结果相同,表明用CFD数值分析的方式可以为气流式皮清机的运行参数调节提供优化分析.     

复杂地形下基于计算流体动力学的风速比计算

为解决复杂地形环境中,输电塔线风荷载计算的地形修正系数选取问题,基于计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)方法,提出了一种以无量纲风速比为输出的数值计算方法。该方法参考COST Action 732建议的风环境模拟指导准则,对CFD中复杂地形的计算域选取、边界条件定义方式作出改进,使其能够适用于大规模批量计算。围绕Askervein山丘及中国沿海地区的一处复杂地形,结合部分风洞试验、现场实测及参考COST Action 732准则获得的风速比数据,验证了数值模拟方法的合理性。结果表明,采用该风速比计算方法,能准确考虑地形、地貌对输电塔线工作高度范围内的风加速比及风剖面造成的影响,该方法的实施为复杂地形风速比数据库的建立、输电塔线的防风加固及风致灾损事故分析奠定基础。     

高层建筑底部区域行人风环境试验研究

对单个方形截面高层建筑底部区域12m范围内的行人高度风环境进行试验研究。研究了不同风向角下加速比、平均风速比等参数的分布与变化规律,并以广州为例,利用Lawson风环境评价准则对该区域处于强风下的风环境进行了评价。结果表明各风向角下的最大加速比大致相等,约为1.9,且均出现在建筑背风面角隅位置。平均风速比大于0.75的区域也出现在建筑背风面角隅,此处易引起行人风环境不适。建筑周围12m范围内风环境不适的区域面积在与墙面正交风向时达到最大,应重点关注下洗（Downwash）效应造成行人高度处风速增大的影响;在斜风向20°~70°范围内通风不利的区域面积较大,对空气污染物扩散不利。建筑迎风面和背风面角隅位置出现最大等效阵风风速,应当对建筑角隅区域行人活动加以限制或提醒。     

窄基角钢输电塔风载体型系数数值模拟

为研究基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟技术的窄基角钢输电塔整体建模及风载体型系数的合理取值问题,文章利用UG和GAMBIT软件建立了输电塔模型,利用Fluent软件进行了不同风向角下输电塔风载体型系数的计算,讨论了风速、风向对风载体型系数的影响,并与规范值进行了比较。研究发现,参考风速对风载体型系数影响很小;纵向及横向风载体型系数随风向角的变化均先增大后减小,分别在22.5°、67.5°达到最大值;模拟得到的输电塔各段风载体型系数比规范计算结果大20%以上,特别是塔腿和横担部分与规范相差更大。     

设计初期建筑HVAC负荷敏感性分析:城市环境下的购物中心

城市环境及设计参数的多样性使购物中心的冷热负荷具有多重不确定性。通过3种典型购物中心在2种城市环境下的敏感性分析,旨在确定寒冷气候下的关键设计参数。采用拉丁超立方抽样获得200种设计组合方式,通过不确定性及敏感性分析,得到购物中心冷热负荷的波动情况及16个设计参数的敏感性排序。不确定性分析表明,设计参数引起全年HVAC （供暖通风与空气调节）负荷高达62.3%的变化,热负荷的变化幅度是冷负荷的5倍;敏感性分析表明,入口风速、天窗屋顶面积比和屋面传热系数是影响寒冷地区购物中心的建筑全年HVAC负荷的3个重要设计参数;城市环境影响表明,建筑密集地区对冷负荷的需求低于空旷地区,同时,外窗太阳得热系数的敏感性在空旷地区明显高于建筑密集地区。     

基于部分气象条件的北京市域空间布局规划方案比较研究

气象环境对于城市密集地区的人居环境有着重要的影响,已经成为城市规划工作中应该考虑的一个重要问题;因此,在城市规划建设中需加强对城市及局地气象环境问题的综合研究。结合城市尺度边界层大气数值模式对北京市域空间布局规划方案进行数值模拟。选取人体舒适度、热岛强度、混合层高度、逆温强度和小风区面积五个评估指标,利用标准综合指数法对六个北京市域空间布局规划方案进行评估。应用评估方法,对冬、夏季综合考虑后,结果表明,六个规划方案中方案三空间布局最趋于合理。     

南宁市空气中细颗粒物污染水平及其与气象因素的关系

分别于2010年1月和3月在南宁市城中心区的市监测站、文教区的区农校、工业区的英华嘉园、城市郊区的仙葫,应用自动监测仪器监测空气颗粒物的浓度,并分析监测站点位细颗粒物浓度随季节的变化及其与日平均气温、风速和降雨量等气象因素的关系.结果发现,1月份和3月份南宁市城市中心区域的细颗粒物浓度高于郊区的,城市区域范围内则以下风...     

滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究

为了探究滇中地区不同城市化程度和湖泊下垫面对城市热岛效应的影响,利用中尺度气象模式WRF(the weather research and forecasting model)对昆明等城市的夏季城市热岛效应进行模拟研究。结果显示,夏季夜间,昆明等城市的热岛现象具有明显的下游效应,城市的扩张使得城市热岛下游效应的影响范围扩大,但热岛的强度不会明显地增强。城市的存在会增加地表的粗糙度,使得夜间的近地面风速减小。在白天,湖泊和城市下垫面主要通过改变局地的热力差异影响近地面的风速,城市的存在会加强湖泊与陆地间的热力差异,促进湖陆风环流,进而加大近地面的风速。城市的存在还会减少下垫面对低层水汽的供应,但城市面积的增加对低层水汽的影响相对较小。清晨,城市地区表现为湿岛(湿度较周边地区略大),这与城市地区的近地面辐合流场有关;而在其他时段,城市地区多为干岛(湿度比周边地区低),且干岛现象也存在下游效应。     

北京市老城区不同类型文化旅游景区空间结构分析

对北京老城区不同类型的旅游景区统计分析,得出北京老城区旅游景区空间分布类型为均衡分布.通过计算最邻近点指数得出东城区和西城区其空间结构类型为均匀型,但是东、西两城区有差别,东城区景区间分布较为紧密,延续性好.其次,在经济发展的基础上分析了其影响因素:该区的资源禀赋和政府行为.最后,为老城区的良性可持续发展提出了建议.     

2002-2018年北京市通州区城市热岛(冷岛)效应时空分异规律及其影响因素

北京市通州区于2015年正式成为首都市副中心。截止至2018年,已有大量的人口、工业、商业迁入通州区,使得人为活动大大增加。人为活动以及下垫面的变化会影响通州区地表温度的时空分布。为了给通州区今后的发展进行指导,本文通过MODIS数据和气象数据,得到北京市通州区城市热岛（冷岛）效应的时空分异规律,分析了地表温度和归一化植被指数（NDVI）及气象要素之间的关系。结果表明：北京市通州区1951~2018年的四季气温呈显著上升趋势;城市热岛（冷岛）与环境要素关系密切,归一化植被指数与地表温度呈显著负相关,这表明通州区的植被分布对热场具有调节作用;城市热岛比例指数与平均气温、平均相对湿度呈负相关（相关系数分别为0.012和0.119）;城市冷岛比例指数与平均气温、最大风速呈正相关（相关系数分别为0.186和0.089）。说明随着通州区平均气温的升高,通州区热岛现象减弱,城市冷岛现象增强。通州区最大风速的增加对城市冷岛现象有增强作用。通州区平均相对湿度的增加对城市热岛现象有削弱作用。可见该研究结果可以为北京市通州区城市规划和生态城市建设提供依据。     

珠江三角洲城市尺度规划对大气环境的影响效应

 为探讨城市尺度规划对局地气象环境的影响,以珠江三角洲不同时期的下垫面为例,选取2001年3月的气象条件,采用数值模拟手段,模拟并分析比较该地区城市群的发展对城市气象环境的影响。结果表明,珠江三角洲城市化发展过程带来热岛强度和范围的扩大,城市区域风速减小,小风面积增大。利用城市尺度规划大气环境评估体系,对广州城市发展规划进行评估,给出影响和优劣比较的定量结果,城市发展对气象环境影响较明显的是城市热岛强度、小风区分布、大气自净能力3个指标,即城市热岛增强,风速减小,大气的自净能力下降。综合评价指数表明在不利天气条件下,城市化过程带来的大气环境影响较大。     

南岸区酸雨污染现状及成因分析

在对重庆市南岸区近十年的降水监测数据进行综合分析的基础上,研究了南岸区酸雨污染特征和变化趋势,分析了酸雨的成因.结果表明,降水对空气污染物有清除作用,但酸雨的形成与空气污染物浓度无直接关联,而是取决于降水量、气温、风速、相对湿度等气象因子.大量二氧化硫和氮氧化物的排放、不利于污染物扩散的山城地貌以及潮湿闷热的气象条件是导致南岸乃至重庆酸雨污染的根本原因.     

建筑群风环境分层优化策略

为改善建筑群风环境,通过数值模拟技术研究了原始建筑群的风环境情况,并通过分层优化方法改善建筑群的风环境。结果表明,利用分层优化方法对原始建筑群风环境进行优化,使整个研究区域1. 5 m高度处平均风速获得提升效果,风速低于1 m·s-1和高于5 m·s-1的区域面积缩小。可见,分层优化方法有效地改善了建筑群的风环境状况,使行人高度处的风速达到满足人体舒适度的合理阈值。