济南某大学校园室外热环境模拟研究与优化策略

发布时间：2020-07-03 12:18

【摘要】：舒适的校园环境能为师生的日常生活和教学活动提供良好的使用条件,大学校园功能分区较多、居住密度较大、人员活动复杂多变,因此,对校园风热环境的研究至关重要。本文以济南某大学校园为例使用CFD的模拟与风洞试验进行数据对比并对校园热环境的评价和优化进行了模拟研究,主要研究内容如下:首先,分析了《绿色校园评价标准》、《绿色建筑评价标准》、《城市居住区热环境设计标准》和WBGT热舒适性评价系数用于室外风热环境评价的不足,并总结了本研究用于校园风热环境的评价体系。其次,根据Jonas Allegrini的风洞实验进行PHOENICS模拟的模型验证,确定模拟实验的湍流模型和边界条件,在现有计算机资源下通过GCI(网格独立性指数)对比确定了网格精密度,确保了PHOENICS模拟实验的真实性和准确性。第三,使用Google Sketchup和AutoCAD软件建立了包含建筑群、道路、绿化、水环境、山体和30m地势高差地块在内的三维校园模型。应用PHOENICS模拟分析了不同因素对校园建筑和主要区域风热环境的影响。研究发现:大学校园风热环境基本满足《绿色校园评价标准》对校园环境的要求,由于地势变化的原因,校园人行高度处平均风速和温度分布随着地势高度变化出现分层现象。冬季主导风向下校园内中心绿化区域平均风速小于2.6m/s,校园内无高速风场。校园主要建筑前后压差在2Pa~4Pa范围内,有利于冬季的防风节能效果。夏季和过渡季校园内平均风速小于3.0m/s,在主导风条件下校园建筑50%以上可开启外窗室外表面的风压大于0.5Pa,有利于室内自然通风。夏季高温区域主要集中在户外操场和校园广场,温度最高达37℃,另外,校园建筑外表面温度明显高于周围环境温度。校园的中心绿化区对背风面的建筑群起到了一定的降温作用,校园人行高度处平均气温为30℃~35℃,室外热舒适性评价系数22℃WBGT24℃。最后,提出使用建筑遮阳、屋顶绿化和地面绿化分隔带的方法来改善校园建筑外表面和水泥地面的外表面温度,并通过模拟的方法验证了屋顶绿化对校园建筑外表面温度的影响和绿化分隔带对户外操场、校园广场周围环境温度的影响。为使用CFD方法对校园风热环境进行评价和优化提供了大量的参考数据。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU984.14;TU119
【图文】：

风洞实验模型尺寸示意图

研究区域的卫星地图和三维模型对比图（其中，a为卫星地图，b为使用GoogleSketchUp建立的三维模型俯视图）

【参考文献】

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本文编号：2739653