华南城市典型居住小区空间形态对微气候的影响研究

发布时间：2017-03-17 07:04

  本文关键词：华南城市典型居住小区空间形态对微气候的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市空间形态对城市微气候有着重要的影响作用。优化居住小区的空间形态特征,不仅有效改善城市局地微气候环境(主要是住区通风效果和太阳辐射),从而有利地缓解城市热岛效应,还可以提高居住区的舒适性、降低城市能耗以提高应对气候变化能力。目前我国对于住区空间形态特征与城市局地微气候影响机制的研究还不太深入,并且缺乏定量的及综合多因素对微气候影响的分析方法。本文主要采用数值模拟研究方法,对在太阳辐射条件下,研究分析住宅小区空间形态与局地微气候适应性的影响。以华南地区(尤其是广州)夏季典型的湿热气候作为气象背景,选取广州地区住区规划设计中较为常见的行列式布局建立数值模型。采用有限体法并借助计算流体力学软件Fluent进行相关模拟。本课题主要研究住宅小区规划几何构造控制参数(住区阻塞比、建筑覆盖密度、群体平均高度、小区见空率等)对局地微气候的影响规律,并且考虑了CFD数值模拟城市微气候时计算域大小如何确定问题。另外,本文通过采不同工况进行了一个耦合城市建筑、铺面与周围大气的三维CFD计算模拟。根据模拟结果对比分析,从而探讨住区空间形态特征对城市局地微气候适应性的影响机理及规律。本课题研究结果归纳如下：使用圆柱计算域模拟城市微气候问题,模拟结果与风洞试验结果基本吻合,其对比表明计算结果没有很大影响,并通过不同尺度计算域工况进行比较分析确定合适尺寸的计算域,为今后CFD模拟城市微气候问题计算域确定提供参考。住区整体通风效果及太阳热辐射对城市组团局地微气候有很大程度的影响。住区空间形态的改变,会导致局地微气候的变化。组团对自然来流风阻挡越大,气流几乎无法顺利穿越小区以及冠层与上部大气层之间的气流交换能力越弱,小区整体通风效果能力就越差,不断增加能耗甚至影响居民的热舒适性。建筑群平均高度及见空率越大,住宅小区内铺面及墙壁面的平均温度就越高,且室外活动范围1.5m处的空气温度均有所上升。采用适当减小群体阻塞率和小区密度规划方案,并且考虑建设成一个紧凑型城市空间形式以提供更多的阴影区域以改善住宅小区的整体通风和热辐射环境,从而调节小区的局地微气候状况。
【关键词】：城市居住小区 气候适应性 局地微气候 住区空间形态 太阳热辐射
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU984.12;TU119
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 研究意义15-17
• 1.3 国内外研究现状以及分析17-22
• 1.4 课题来源以及研究内容22-24
• 第二章 居住小区空间形态对局地微气候影响理论24-30
• 2.1 城市微气候的形成及研究尺度24-25
• 2.2 城市局地微气候的主要影响因素25-27
• 2.3 城市空间形态与城市微气候的相互作用27-30
• 第三章 小区空间形态对局地气候调节作用研究30-44
• 3.1 控制方程组30-32
• 3.2 热辐射数值模拟理论基础32-38
• 3.2.1 热辐射理论32
• 3.2.2 传热和辐射模型32-33
• 3.2.3 DO辐射模型及壁面边界33-36
• 3.2.4 FLUENT软件及太阳加载模型36-38
• 3.3 大气流动数值模拟方法38-41
• 3.3.1 直接数值模拟方法(DNS)38-39
• 3.3.2 大涡模拟方法(LES)39
• 3.3.3 雷诺平均模拟方法(RANS)39-41
• 3.4 控制方程的离散和求解41-44
• 3.4.1 控制方程的离散41-43
• 3.4.2 离散方程的求解43-44
• 第四章 数值模拟方法验证44-57
• 4.1 计算域及湍流模型验证44-51
• 4.1.1 概述44-45
• 4.1.2 计算模型的确立45-47
• 4.1.3 模拟结果对比分析47-50
• 4.1.4 结论50-51
• 4.2 辐射模型验证51-55
• 4.2.1 概述51-52
• 4.2.2 计算模型确立52-53
• 4.2.3 模拟结果对比53-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第五章 CFD数值模拟城市微气候的计算域确定57-74
• 5.1 单体建筑物计算域确定57-63
• 5.1.1 模拟方案设计57-58
• 5.1.2 计算模拟设置58-59
• 5.1.3 结果与分析59-63
• 5.2 群体建筑计算域确定63-73
• 5.2.1 模拟方案设计63-64
• 5.2.2 计算模拟设置64-65
• 5.2.3 结果分析65-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 住宅小区形态对局地微气候影响研究74-119
• 6.1 布局空间形态对微气候影响的机理及评估方法74-77
• 6.1.1 住区室外通风效果评估74-76
• 6.1.2 住区室外热辐射评估76-77
• 6.2 计算模型的建立77-89
• 6.2.1 居住小区模型布局形式77-79
• 6.2.2 模拟气象条件79-80
• 6.2.3 计算域确定80-81
• 6.2.4 网格划分81-84
• 6.2.5 边界条件84-87
• 6.2.6 模拟材料参数确定87
• 6.2.7 收敛控制标准87-89
• 6.3 住区阻塞比对小区室外通风效果分析89-99
• 6.3.1 小区建筑阻塞比模拟工况确定89-90
• 6.3.2 模拟结果分析90-99
• 6.4 建筑覆盖密度对小区室外通风效果分析99-107
• 6.4.1 小区覆盖密度模拟工况确定99-100
• 6.4.2 模拟结果分析100-107
• 6.5 建筑群体平均高度对小区热环境影响107-113
• 6.5.1 建筑群体平均高度模拟工况确定107-108
• 6.5.2 模拟结果分析108-113
• 6.6 见空率对小区热环境影响113-118
• 6.6.1 建筑群见空率模拟工况确定113-114
• 6.6.2 模拟结果分析114-118
• 6.7 本章小结118-119
• 结论与展望119-122
• 1.本文的主要结论119-120
• 2.展望120-122
• 参考文献122-127
• 攻读硕士学位期间的研究成果127-129
• 致谢129

【参考文献】

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本文编号：252509