广州典型小区微气候特征观测与数值模拟研究

根据广州下垫面类型和湿热气候特征,选取广州大学城一个小区为试验基地,在典型的晴朗天气条件下,通过实地观测和微尺度数值模式ENVI-met,探讨该地区的微气候特征。数值模式能较好地模拟温度、湿度及流场的空间分布和时间变化特征,结果显示:1模拟区域内不同的下垫面存在高温低湿、低温高湿的现象;2毗邻两栋建筑之间可形成狭管流效应,风速值约为来流风速的1.4~1.7倍;3单体方形建筑物两侧出现角隅大风,阵风风速可达平均风速的2~3倍;4街谷型建筑之间有微弱的街谷涡旋形成,其强度与街谷的几何配置和来流风向有关。     

建筑和绿化对街谷空气污染物扩散的影响

在静风条件下,对上海松江区典型的对称和不对称街谷内CO2和CO的浓度和PM1.0进行了连续实测.引入街谷约束物(建筑或绿化)高度与约束物距机动车道中心距离之比,即高远比(H/D),表征该约束物对街谷空气污染物扩散的阻碍作用.研究结果表明:背景风速低于0.5 m/s时,绿化和建筑对污染物扩散稀释的影响同样重要;污染物浓度的扩散衰减特性与街谷高远比和污染物种类有关;高远比越大,越不利于空气污染物扩散;自街谷机动车道中心到人行道,PM1.0衰减程度大于气态污染物.     

植株形态对单植株前后风速变化影响的风洞实验

为了评估不同植株形态对单植株防风能力的差异，本文在风洞中测量了5种不同形态的单植株模型（细长柔性植株、上大下小状柔性植株、2种树状刚性植株和刚性圆木棒）在3种来流风速下，植株前后风速的变化. 结果表明:来流风速对柔性植株下风向相对风速恢复曲线有显著影响，而对刚性植株模型的影响很小； 植株的1/2高度处树状刚性植株的平均防风效应和防护距离一般大于柔性植株；植株迎风面宽度随高度的变化是影响不同高度处风速衰减程度的一个重要因素.      

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。     

商业街区可吸入颗粒物空间分布及其气象要素的相关性

目的研究沈阳市太原街商业街区可吸入颗粒物与湿度、风速等主要气象要素的相关性及其在不同水平截面和垂直断面处的分布规律.方法以太原街多时相监测数据为基础,采用SPSS Statistics分析了街区可吸入颗粒物平均质量浓度与湿度、风速等气象要素的相关性,采用Fluent软件,模拟街区内不同水平截面与不同街道断面的流场与颗粒物浓度场.结果商业街区可吸入颗粒物质量浓度变化在一定阈值范围内与湿度正相关与风速负相关.街道两侧建筑由于高度、形态与密度差异,形成了不同特性的街谷局部流场,对可吸入颗粒物扩散效果具有较大影响.结论在建筑容积率一定的情况下,通过调整裙房的屋顶形态及其与高层建筑的组合关系,能够改善可吸入颗粒物的扩散效果.     

西安市城区通风环境数值建模及分析

近年来，城市建筑的高度和密度不断增加，对城市通风环境产生了很大影响。针对西安市绕城高速以内区域，建立了城区建筑、道路等几何模型，在此基础上建立了城市风环境数值仿真模型。通过数值仿真，分析了在冬季主导风 ENE 风向下，区域风环境的现状，包括风速分布、通风能力等。研究表明，建筑布局、街道布局、建筑密度和风向会对区域风速分布及通风能力有明显影响。控制城市内十字路口处建筑高度及建立城市主导风向上通风廊道有利于城市内的通风。     

高架桥对城市街谷风环境的影响研究

城市风环境是城市居住空间品质和居民生态质量的重要评价指标.研究表明,城市高架桥对周边既有建筑的室外风环境具有明显影响.以影响空气污染物扩散的无风区面积比例、影响室外活动区域舒适度的风速放大系数为指标,街谷高宽比、高架桥高度、跨线高差为变量,基于计算流体力学模型,模拟分析了高架桥跨线节点及街道沿线的风环境变化规律,为以环境控制为目标的高架桥建设提供了前期规划及设计依据.     

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.     

架空建筑街谷内流动与污染物扩散的数值模拟研究

研究架空建筑设计对街道峡谷内气流流动和污染物扩散规律的影响。考虑了4种不同街谷高宽比(H/W)和3种架空建筑类型,利用经风洞实验验证的CFD数值模型对上述街谷内流动与污染物扩散规律进行模拟研究。结果表明,在无架空街谷中,H/W的增大不利于街谷内污染物扩散。与无架空街谷相比,架空结构显著改善了街谷内的空气质量。两侧建筑架空结构比单侧建筑架空结构更有利于街谷内污染物扩散,上游建筑架空结构对街谷内污染物的稀释作用优于下游建筑架空结构。当两侧建筑架空时,街谷内污染物可降低90%以上。架空结构显著增强了街谷近地面的气流流速,改善了街谷内的空气质量。     

二维街谷热力动力场数值模拟

采用改进的ARPS动力模式模拟城市街谷流场,应用动力和能量平衡耦合模式模拟街谷温度场日变化过程。该动力模式能够模拟建筑物周围典型流场,包括街谷涡旋及背风区尾流涡旋等。耦合模式能够模拟街谷各接收面能量收支及温度场日变化过程。计算实例表明,上述模式系统可用于城市街谷和建筑群风环境和热力环境的研究,也可用于对街谷中空气污染物传输和扩散的计算。     

城市街道内污染物扩散的数值模拟

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区的空气质量与生态环境急剧恶化.利用CFD数值模拟研究街道峡谷污染物的扩散问题,对比分析了开放街道峡谷和城市街道峡谷污染物的扩散问题,证明了计算域和入流边界处湍动能k和湍动能耗散率ε取值的重要性.计算结果与经典风洞实验符合很好,证实了相同条件下城市街道峡谷的背风墙和迎风墙上的污染物浓度均大于开放街道峡谷的相应值.利用3维建筑群计算实例,指出了寻求建筑群优化布局对减小小区污染的重要性.     

城市街道峡谷内大气污染扩散模式

对城市街道峡谷内大气污染的扩散模式进行了探讨,指出了应用模式一般是针对特殊的街道峡谷问题而设计的,属于半经验模式;CFD模式可以对复杂的街道峡谷内扩散问题进行微观的研究,是今后的发展趋势;物理模拟则可以对大气扩散问题进行详细研究。     

街道峡谷内机动车排放污染物的数值模拟

针对典型的平顶和坡顶的城市街道峡谷结构，通过求解二维和三维不可压缩N-S方程、湍流模型方程及对流扩散方程，数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物的对流扩散．结果表明，使用二维和三维数学模型所计算的两边为平顶建筑的街道峡谷内污染物浓度不同；而两边为坡顶和平顶建筑的街道峡谷内的背风面污染物的浓度，在相同的气象条件下，三维数学模型数值模拟结果基本一致。     

带斜顶建筑物的城市街道峡谷内部气流场数值研究

基于S.R afa ilid is和M.Schatzm ann在风洞中所采用的城市街道峡谷物理模型,数值模拟了6种带有斜顶建筑物的城市街道峡谷内部气流场。模拟结果表明:①建筑物斜顶显著影响峡谷内部的气流场,由于气流绕过斜顶时产生剧烈分离,使得处于背风面的斜顶与处于迎风面的斜顶相比,前者对峡谷内部的气流漩涡结构影响更大;②斜顶建筑物高度与峡谷宽度的比是决定峡谷内部漩涡结构的重要因素,其比值愈大愈易于在峡谷内部生成两个旋转方向相反的漩涡(其中峡谷上部为顺时针漩涡,而下部为逆时针漩涡)。     

城市高架街谷交通污染物的扩散研究综述

随着全球城市化进程的不断深入, 城市高架道路密集出现. 这在一定程度上缓解了城市的交通拥堵, 但也带来了一系列交通污染问题. 通过文献调研, 对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析. 首先, 对城市高架街谷的交通污染特征及其建成环境特征进行梳理; 然后, 从空间尺度(水平和垂直)和时间尺度(宏观和微观), 对城市高架街谷交通污染物的时空分布规律进行归纳; 最后, 总结了交通、建成环境以及微气象环境等因素对交通污染物在高架街谷扩散规律的影响. 通过对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析, 以期对未来的相关研究提供参考.     

城市街谷大气环境研究进展

机动车尾气排放不断增加以及城市通风能力降低,常导致城市街谷内的空气污染。城市街谷大气环境主要研究方法包括外场观测、实验室物理模拟和数值计算。外场观测和物理模拟可以考察街谷内污染物的传输扩散规律并对数值模式进行检验,另外,复杂的数值模式则可对城市冠层内大气扩散问题进行详细模拟,数值模拟和外场观测及物理模拟相配合,可用于环境质量评价、污染控制决策及交通规划。重点介绍了近十年内城市街谷大气环境研究的主要成果。     

Numerical Investigation of the Impact of Different Configurations and Aspect Ratios on Dense Gas Dispersion in Urban Street Canyons

The dispersion of chlorine gas in urban street canyons was numerically simulated using the fire dynamics simulator, a code developed by the National Institute of Standards and Technology of USA, which uses large eddy simulation coupled with the Smagorinsky sub-grid scale model. The unsteady flow fields were computed by solving the filtered incompressible Navier-Stokes equations under low Mach number ap-proximation by the finite difference method. The studies analyzed the influence of different street canyon configurations and aspect ratios on the flow and chlorine gas dispersion. The geometric configuration and aspect ratio both affect the vortices and the local concentration distributions in street canyons.     

FAE街道爆炸的三维数值模拟与面向对象编程

采用气液两相方程,对燃料空气炸药（FAE）气液两相爆轰的爆轰波发展过程进行数值模拟,以此结果作为计算的初值,用三维有限体积TVD方法和面向对象编程技术,模拟FAE爆炸产生的冲击波在街道中的传播规律以及对建筑物的毁伤效应,计算结果表明,三维有限体积TVD方法描述了FAE爆炸冲击波的反射,绕射,传播等物理现象,在计算机模型的构造和管理中,C＋＋和面向对象编程技术体现出极高的优越性,对连续边界的处理,采用了垂直扰动法,得到了清晰的物理图像。