关于三维长街谷空气交换能力的讨论

利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术模拟分析了来流风速、地面粗糙高度、建筑布局及缺口宽度对6种典型布局三维长街谷内外流场的影响,并引入整体换气次数nt和局部换气次数np的概念,评估了街谷的换气能力.研究结果表明:在自模区范围内nt与来流风速大小线性相关;粗糙高度对nt的影响是有限的;建筑布局能够明显改变街谷气流组织结构和换气能力,尤其是上风侧缺口的数量、宽度及缺口之间的相对位置.     

植物对街谷流场影响的数值模拟与评价

利用计算流体动力学(CFD)软件对三维街谷模型进行数值模拟,采用附加源项法模拟植物的多孔介质特性,对街谷中种植树木前后的流场变化进行分析,并且从街谷中风速分布变化、街区理想风速比例及建筑周围平均风速3个方面进行评价.结果表明:在两种典型风向下,街谷中的风速在种植树木后均有不同程度的降低,不合理极端风速得到一定改善,可以认为植物对降低风速、稳定流场、改善行人区舒适性有一定的意义;同时从降低建筑物周围风速、减少墙面对流换热的角度而言,种植树木对降低建筑能耗也有一定意义.     

城市街渠内气流的数值模拟与分析

数值模拟实验利用非静力、能量闭合的大气边界层模式对多个不同城市街渠单体在来流风向垂直于街渠时其内部的气流结构和湍流特征进行了模拟.模式能够较好地模拟出不同长度的三维街渠内的3种典型的气流结构:爬越流、尾流扰流和孤立粗糙流.将模拟结果与Oka的风洞实验结果以及Hunter等人的数值模拟结果进行了比较,两者能够较好的吻合.研究结果表明:街渠的形状对街渠中的气流结构的形成有至关重要的影响,在街渠长高比和高宽比不同的情况下将形成不同的气流结构.在街渠附近湍流活动的活跃区是相对稳定的.最后利用本模式对来流与街渠呈45°时的一个个例进行了模拟.     

城市高架桥街谷空气环境和污染物扩散的数值模拟

采用Fluent 6.3数值模拟,研究含高架桥的十字路口在不同风向条件下,街谷内空气流场和污染物浓度场特征.模拟结果表明:当来流风向平行于高架桥主干道方向时,来流在高架桥上引桥下方收缩形成低风速涡旋,造成高浓度CO淤积,随着高架桥水平路段的延伸,高架桥下方CO浓度逐渐降低,而高架桥上方行人呼吸高度处CO始终保持极高浓度;当来流风向垂直于高架桥主干道方向时,高架桥改变了污染物的爬墙效应,其下方主干道迎风面和背风面CO不易扩散,保持较高浓度;行人应避免长期在高架桥下方、街谷背风面及十字路口拐角处停留,以减轻街谷内污染物对人体造成的伤害;十字路口处引入高架桥会改变污染源的位置、强度,改变来流风的流动特性,从而影响街谷中污染物的扩散.     

树冠空间占用对不同高宽比街道行人热环境的影响

在深浅有别的街谷内部,针对树冠大小差异如何影响行人小气候,并在多大程度上产生影响的问题,本文构建了NE-WS和N-S走向的浅、中、深三种不同AR特征的街道,开展了不同大小的树冠对行人气温影响的数值计算,结果表明：（1）无论街谷深浅,植树总是减弱街谷内部行人高度的平均风速,并引起上午行人气温的小幅升高;但是,植树可降低中午和下午的行人气温;（2）树木对行人小气候的影响程度随着街谷深度的增加而减弱,故,行道树绿化差异所致的深街谷行人小气候差异微乎其微;（3）行道树对行人小气候的调节作用很有限,并受来流方向的影响,平行来流下植树阻风而增强的局地湍流有助于树木发挥冷却降温作用。建议NE-WS和N-S走向的街道,种植带有小空隙率（0.125）的行道树,而不是让树冠形成连续树荫,以获得更好的降温和通风。     

基于一种标准城市建筑模型的行人高度风环境比较研究

对日本建筑学会（AIJ）提出的标准建筑风环境模型,分别采用风洞试验、基于雷诺平均（RANS）和大涡模拟（LES）的数值模拟方法,开展了考虑不同中央高层建筑高度和来流风向角对周围行人高度风环境影响的详细比较研究。结果表明：RANS和LES模拟得到各测点风速比的变化趋势与风洞试验整体上一致,相对而言,LES模拟结果与风洞试验结果更接近,平均误差约为RANS的1/2;而RANS方法总体上低估了行人高度风速,无法准确反映建筑背风面的风加速状况。随着中央建筑高度的增加,周边行人高度风速逐渐增大,100 m高度的超高层建筑对局部区域风速的加速达到1.6倍;但当中央建筑高度超过150 m、继续增大至200 m时,行人高度风速不再增大。当风向角在0°～90°范围变化时,在高层建筑背风面和角区附近会产生行人高度风场加速的“文丘里效应”;其中当来流风向角为45°时,风加速情况最为显著,显示出斜风来流工况下会对高层建筑周边行人风环境带来最不利的影响。     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较, 证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较,证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟

利用三维微尺度气象模拟软件ENVI-met,对广州市海珠区中山大学小区冬夏季水平和垂直流场特征以及污染物扩散情况进行了模拟研究,并通过实地观测CO质量浓度进一步检验了模拟结果。研究表明,ENVI-met适用于模拟街区尺度近地面污染物的分布特征,研究区域内存在角隅大风、气流爬坡滑坡及回流等显著特征,由此造成的污染物在不同区域和高度形成高低质量浓度区。当来流与街道峡谷平行时,在风速辐合区形成污染物高值区;当来流与街道峡谷垂直时,存在2种情况:对于独立建筑物和上风向建筑低于下风向建筑的街道,存在与来流反方向风分量,导致街道背风一侧为污染物高值区;而对于上风向建筑物高于下风向建筑物的街道,低层气流方向相同,街道中东部为高污染区。街谷中垂直扩散效率,上风向建筑物低的路段最好,其次为上风向建筑高的路段,独立建筑物的路段最差。研究结果对于城市小区的规划设计布局具有实际借鉴意义。     

深凹露天矿采场内流场分布规律的试验与数值模拟

运用现场测试和数值模拟相结合的方法,对深凹露天矿采场内的流场分布规律进行研究.以首钢水厂铁矿为试验矿山,在5个现场试验点观测不同垂直高度的风向、风速.现场测试结果表明,当风速为1~2m/s时,西南和东北方向的来流风进入采场内均形成复环流结构;当风速达到47m/s及更大时,5个测点风向与来流风向相同,未观测到采场内形成复环流结构.同时基于Gambit技术建立矿体的几何模型,应用流体力学Fluent软件对该深凹露天矿在不同风速条件下的流场分布进行数值模拟.模拟结果表明,随着风速的增加,矿区内复环流中心的位置逐渐升高,范围宽度和中心厚度也逐渐增大.数值模拟结果与现场测试结果相似.     

基于气候适应性的苏州留园景观要素研究

【目的】借助微气候数字模拟软件,研究江南古典园林各景观要素的具体微气候效应,从微气候角度为江南古典园林造园要素的研究提供新的视角,为营造基于气候适应性的中小型园林空间提供理论依据。【方法】以苏州留园中部园林空间为研究对象,开展了微气候现场实测,探索冬夏两季研究对象的基本微气候特征和热环境参数的变化规律。基于实测数据,选取ENVI-met软件作为研究工具,进一步对留园进行景观要素的量变模拟,逐一解析水体面积、植被郁闭度、建筑密度及高度对微气候的影响规律。【结果】江南古典园林各景观要素对微气候的影响程度不同,3种要素对风环境都有一定程度的影响,而水体面积与郁闭度对温湿度的调节作用比景观建筑高度和密度的明显。前两者在日间均有较强的降温、增湿的作用,尤其在夏季中午时段影响最为显著,但对热环境的调节效能却并不随其参数增加而等比增大。【结论】根据风景园林地域特征设置各要素的合适阈值,才能在游园功能、景观感受与热舒适性间找到平衡,从而更加有效地调节庭园的风热环境。     

广西北部湾海雾天气形成预测研究

本研究利用北部湾地区6个气象站的大雾记录及降水量、气温、相对湿度、风速、气压、露点等逐小时气象资料,采用相关分析和主成分分析法确定大雾形成的关键影响因子并分析其特征规律,利用逻辑回归分析法建立北部湾地区海雾预测模型,结果表明,相对湿度和风速是北部湾海域大雾天气的关键的影响因子。在相对湿度越大,风速越小时大雾天气出现的可能性越大,且大雾天气在相对湿度为95%~100%、风速为0~3 m/s时出现的频率最高。利用相对湿度和风速所建立的大雾预测模型对无雾天气预测准确率为75.2%,大雾天气预测准确率为77.9%,总预测准确率为76.6%,总体预测效果较理想。     

大跨悬索桥主缆温湿度长期监测与分布规律研究

长期处于潮湿易腐蚀环境中的悬索桥主缆受到太阳辐射和空气对流的影响,很可能生锈断裂而影响大桥的安全。以西堠门大桥主缆系统为研究对象,为数值研究其温湿度变化机理提供物性参数,设计主缆室外温湿度监测试验。根据太阳运行轨迹提出了一种主缆太阳辐射模型,计算了不同工况日的年概率统计分布并对典型工况日的气温日变化函数曲线进行了拟合。研究结果表明：锚室内温湿度变化平稳,不易受外界环境影响,鞍座内温湿度变化剧烈,受外界环境影响较大;晴天工况下主缆温度受太阳辐射影响显著,而降雨/雪会使气温下降进而影响其太阳辐射规律。     

基于人体热舒适度的江南历史街区空间格局研究——以南京高淳老街为例

[目的]利用生理等效温度(PET)与微气候因子的相关性进行人体热舒适度的研究,基于不同空间格局下的人体热感受,提出空间优化策略.[方法]选取南京高淳老街,在分析场地布局和空间类型的基础上进行微气候研究,对不同空间内气象因素(空气温度、相对湿度、瞬时风速)与天空视域因子进行实测,结合问卷调查,分析各空间内不同时刻的实际人...     

不同气候区潜在蒸散发全局敏感性分析

基于Penman-Monteith公式,运用全局敏感性方法分析我国4个气候区12个气象站潜在蒸散发对最高气温、最低气温、相对湿度、风速和日照时数的敏感性。结果表明:(a)不同气候区及不同季节潜在蒸散发对气象因子的敏感性排序存在差异。夏季日照时数对潜在蒸散发影响最大;冬季最高气温、相对湿度和风速比较敏感;最低气温在全年各季节均不敏感。(b)从中温带半湿润地区→高原温带半干旱区→北亚热带湿润地区→南亚热带湿润地区,日照时数对潜在蒸散发的影响逐渐增强,风速对潜在蒸散发的影响逐渐减弱。(c)全局灵敏度与局部灵敏度方法分析结果具有很大差异,局部法分析对潜在蒸散发影响的气象因子敏感性排序与气象因子取值有关。     

张伟 杨淑敏 周向玲*

根据1980~2012年喀什平原地区3个气象站的逐日气象资料,采用统计分析探讨了日平均温度、气温日较差、地温日较差、地-气温差、日平均风速、日平均气压、气压日较差及日相对湿度8个气象因子对浮尘天气变化的影响。结果表明:在年、月季节三个序列上,影响喀什平原地区浮尘天气发生的主要影响因子基本上是一致的,分别是日平均风速、日相对湿度、气温日较差、地-气温差及气压日较差5个因子。各因子对浮尘出现日数的影响有显著的季节差异,在春、秋、冬三季浮尘天气的发生受气温日较差和日相对湿度的影响显著;气温日较差越大,相对湿度越大,越不易发生浮尘天气。夏季动力因子占主导地位,日平均风速为主要因子。在秋、冬两季冷高气压对浮尘天气的发生有一定促进作用。     

喀纳斯保护区西伯利亚云杉树干液流动态变化

基于树干液流与树木蒸腾作用之间的关系,在新疆喀纳斯国家自然保护区内,采用TDP热扩散探针法连续监测了不同径级的西伯利亚云杉阳生面和阴生面的树干液流,明确不同大小的树体在参与森林水分循环中的的作用及其差异。结果表明:6—9月,西伯利亚云杉树干液流季节变化呈多峰曲线型,同一径级西伯利亚云杉树干阳生面与阴生面的液流启动时间、达到峰值时间一致; 8月份的树干液流量比其他月份的大,其大、小径级树干阳生面的最大液流速率分别是阴生面的1.45倍和1.19倍; 生长季内大径级西伯利亚云杉的总液流通量为5 974.90 kg,小径级的为1 628.71 kg; 晴天时树干液流的日变化呈多峰型,阴天时为单峰型; 夜晚时段小径级西伯利亚云杉的液流持续存在的时间较大径级的长,不同天气条件下的夜间液流主要用于树体自身夜间补水; 大径级和小径级西伯利亚云杉阳生面、阴生面的夜间液流速率分别是晴天的1.49、1.23倍和1.13、1.20倍。研究表明,影响西伯利亚云杉树干液流昼夜变化的主要因素为气温、水汽压、光合有效辐射、土壤温湿度和风速。     

安庆江滩公园不同下垫面夏季温湿度调节效应研究

目的 为定量分析城市滨水带状绿地不同下垫面温湿度调节效应,选取安庆滨水带状绿地江滩公园为研究 对象,分析不同下垫面与降温增湿强度之间的关系,旨在为城市滨水带状绿地规划提供理论依据。 方法 于天气晴 朗夏季,选取 6 种下垫面(草地、乔草、乔灌草、水体、硬质铺装、建筑)为研究对象,以开阔的无植被区域作为对照, 测定温度、相对湿度、风速,比较不同下垫面之间降温增湿作用的差异。 结果 6 种下垫面均具有降温增湿作用,温 度日变化呈现出“单峰型”变化规律,湿度日变化呈现出 U 型变化,且各类型下垫面均在中午 11 ∶ 00—13 ∶ 00 达到 高温低湿状态,其中乔灌草与乔草两种下垫面与对照点之间的温湿度差异显著,水体与对照点之间的湿度差异极 显著,温度差异不显著,草地、硬质铺装、建筑与对照点之间的温湿度差异均不显著。 此外,不同类型林地中常绿阔 叶林降温增湿作用最为明显。 结论 不同类型下垫面表现出不同的调节作用,植物群落与水体能有效改善周边环 境小气候,该结果对合理配置滨水带状绿地植物具有实践指导意义。     

溶液除湿系统在极端热湿气候区的最佳除湿回流比计算

溶液除湿系统具有高效、温湿度独立控制、相较于常规空调冷凝除湿灵活与节能等优点,在高温高湿的环境下能够发挥极大的优势。提高溶液除湿系统的循环性能是解决极端热湿气候区高湿等问题的有效手段,为研究溶液除湿系统如何在极端热湿气候区通过优化循环结构来提高系统性能,以永暑礁为例,分析绝热型叉流除湿器与再生器的运行参数及联合循环方式,研究除湿自循环+级间循环模式的溶液除湿(SD-SIC)系统最佳回流比。通过对除湿器与再生器模型进行数值计算表明：定风量SD-SIC系统最佳回流比为0.8,在该回流比下系统平衡时的除湿/再生量、除湿效率、溶液总能耗密度分别：4.69 g/s、60.53%、72.85 kW·kg/s,分别是SD-IC系统的2.2倍、1.2倍和0.6倍;调节除湿回流比可作为定风量工况SD-SIC系优化空气-流量匹配的方法：在定风量工况下,除湿回流比可以将除SD-SIC系统往最佳流量配比下的SD-IC系统优化,且比SD-IC系统更加节能。可见SD-SIC系统拥有良好的节能潜力,可为极端热湿气候区溶液除湿系统运行策略的优化提供参考。     

乌兰布和沙漠绿洲防护林体系小气候效应研究

[目的]研究绿洲防护林体系的小气候效应,为绿洲防护林体系的长期经营与健康发展提供科学数据.[方法]对乌兰布和沙漠绿洲防护林内、外2个气象站36 a(1983—2018年)连续监测的气象数据进行了统计分析,研究了2个站点的大气温度、地表温度、相对湿度、降水量、蒸发量,以及风速的年、季和月变化特征,分析了绿洲防护林内、外小...