基于CFD的城市街谷风环境数值模拟分析

发布时间：2022-02-19 17:54

　　随着城镇化的发展,城市规模逐渐增大,环境问题日益严重,汽车尾气的排放以及工业生产带来的雾霾。城市街谷,作为城市生活的基本单元,其内部的环境质量直接影响到居民的身体健康。本课题以改善城市居民的生活环境为目的,研究了城市街谷内风场特征和污染物的扩散规律,对指导城市街区规划设计具有现实应用意义。基于（CFD）技术,运用三维、定常、N-S方程,k-ε两方程湍流模型,从流场绕流的作用机理出发,利用Fluent软件,选取1000×100×20的城市街谷作为研究对象,分析街谷风场的风速、涡动、风向等参数变化,研究城市街区规划控制参数与街谷风环境的关系。通过对邯郸市某街区进行现场测试,优化计算模型,研究街谷规划参数（高宽比α、高低比β、支路分布、屋顶形式等）对街谷内风环境的影响,找到最佳的设计方案,其分析流场特性得到:（1）来流风向影响街谷风场:当来流风向垂直于城市街谷时,在街谷入口及街谷出口拐角处的风速较大,但街谷内的风速小,通风差;平行于城市街谷,街谷内空气流动呈典型的槽道流,风速较大,会形成峡谷效应,通风好。（2）随着高宽比α逐渐减小,城市街谷内的涡动面积减小,风速加大,有利于污染物的扩散,且高... 

【文章来源】：河北工程大学河北省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题提出
        1.1.2 课题研究意义与目的
    1.2 风环境研究方法
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 主要研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 研究技术路线
第2章 流体力学的基本理论
    2.1 流体的基本控制方程
        2.1.1 连续性方程
        2.1.2 运动方程
        2.1.3 物态方程
        2.1.4 求解过程
    2.2 湍流基本模型
    2.3 数值方法及模拟技术
第3章 数值计算模型的建立
    3.1 数值模型
        3.1.1 模型建立
        3.1.2 计算域及湍流模型选择分析
        3.1.3 模型的建立及网格划分
        3.1.4 边界条件
    3.2 现场量测
        3.2.1 邯郸风环境特征
        3.2.2 实测方法
        3.2.3 实测仪器
        3.2.4 实验地点和测点的选取
    3.3 数值模型的验证
第4章 理想街谷风环境数值模拟分析
    4.1 风向对理想城市街谷的风环境研究分析
        4.1.1 模型的建立及网格划分
        4.1.2 计算边界条件
        4.1.3 风向垂直于街谷时风环境分析
        4.1.4 风向平行于街谷时风环境分析
    4.2 高宽比α对理想城市街谷的风环境影响分析
        4.2.1 高宽比α=0.2风环境分析
        4.2.2 高宽比α=0.3风环境分析
        4.2.3 高宽比α=0.5风环境分析
        4.2.4 高宽比α=0.6风环境分析
        4.2.5 高宽比α=0.7风环境分析
        4.2.6 高宽比α=0.8风环境分析
        4.2.7 高宽比α=0.9风环境分析
        4.2.8 高宽比α=1风环境分析
第5章 非理想城市街谷风环境分析
    5.1 高低比β对城市街谷风环境的影响
        5.1.1 高低比β=0.4风环境分析
        5.1.2 高低比β=0.6风环境分析
        5.1.3 高低比β=0.8风环境分析
        5.1.4 高低比β=1风环境分析
        5.1.5 高低比β=2风环境分析
    5.2 支路对街谷风环境的影响
        5.2.1 支路数量对街谷风环境分析
        5.2.2 支路间距对街谷风环境分析
    5.3 街谷建筑屋顶与形态对街谷通风与空气污染的影响
        5.3.1 “凸”字型屋顶对街谷风环境分析
        5.3.2 “凹”字型屋顶对街谷风环境分析
        5.3.3 “三角”型屋顶对街谷风环境分析
        5.3.4 “左三角”型屋顶对街谷风环境分析
        5.3.5 “右三角”型屋顶对街谷风环境分析
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 UDF编制程序
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]城市通风廊道研究及其规划应用[J]. 任超,袁超,何正军,吴恩融.  城市规划学刊. 2014(03)
[2]基于CFD的建筑风环境及油烟排放数值模拟研究[J]. 于昌勇.  建设科技. 2014(07)
[3]2013年元月我国中东部地区强霾污染成因分析[J]. 王跃思,姚利,王莉莉,刘子锐,吉东生,唐贵谦,张军科,孙扬,胡波,辛金元.  中国科学:地球科学. 2014(01)
[4]城市街谷的空气流动与污染物扩散研究——物理模型的发展及数学模拟[J]. 顾兆林,张云伟.  地球环境学报. 2011(02)
[5]城市街道峡谷内污染物扩散分布的数值模拟[J]. 程云章,黄远东,李文孟.  环境科学与技术. 2009(08)
[6]大城市区域霾与雾的区别和灰霾天气预警信号发布[J]. 吴兑.  环境科学与技术. 2008(09)
[7]城市街道峡谷对称性对内部气流场的影响研究[J]. 何泽能,高阳华,李永华,李振山.  气象与环境学报. 2008(02)
[8]风洞模拟建筑物对大气污染物扩散影响的若干问题讨论[J]. 汪新,McNamara K F.  实验流体力学. 2006(03)
[9]建筑物顶部形状对街道峡谷内污染物扩散影响的研究[J]. 谢晓敏,黄震,王嘉松.  空气动力学学报. 2005(01)
[10]围合式布局设计探索[J]. 李炜.  南方建筑. 2003(03)

博士论文
[1]机动车尾气在街谷中分布规律及其对建筑环境的影响[D]. 柳靖.哈尔滨工业大学 2009

硕士论文
[1]街区尺度高层建筑群风环境模拟分析及优化策略研究[D]. 佀颖鑫.北京交通大学 2017



本文编号：3633354