文档介绍：中新天津生态城中心CBD风环境数值分析
Numerical Simulation of Wind Environment of the CBD in Sino-Singapore
Tianjin Eco-city
撰文
摘
宋明洁刘刚卜雪旸王英童
天津大学天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室
要风环境作为绿色建筑评价中的一个重要方面,是城市规划时必须考虑的因素。通过采用CFD流体力学软件Airpak,建立中新天津
生态城城市中心CBD的风环境数字化模型,模拟出小区整体的风速和风压分布状况。通过对数值模拟结果分析,得到中心CBD风
环境相关参量的数据分布,为后续的方案优化提供了指导。
关键词风环境风速风压
0 导言
中新天津生态城(以下简称中新生态城)是按照中国、新加坡
两国政府签订的政府间合作协议在中国建设的生态宜居城市示范工
程。
在生态宜居工程的建设中,人体的舒适度和安全是重要的因
素,而气流是重要的影响因素之一。随着计算流体力学的发展,基
putational fluid dynamic)的各种流体力学的软件因其
便捷省时和结果可靠的强大优势,被广泛用于室内及室外风环境的
模拟和研究中。本研究基于以上理论,采用CFD软件Airpak对中新生
态城城市中心CBD进行风环境的模拟与数据分析,并在此结果上提
出改进措施。
1 风环境数字化模型
中新生态城概况
中新生态城选址于天津汉沽区。通过对土地资源、水资源和生
态环境容量等资源承载力进行评估,形成“一岛三水六廊,一轴三心
四片”的城市空间格局。城市中心CBD位于三心之一的城市主中心片
区之内,一轴——生态谷从西北向东南贯通整个CBD的中心区。
据1981~2006年的气象数据统计,汉沽区冬季多西北风
(NW),夏季多东南风(SE)。本文主要针对夏季和冬季的室外风
环境进行模拟分析,具体气象数据如表1所示。
计算边界条件
室外气流主要是指大气底层室外气流,一般属于低速流范围,
且风速成典型的梯度分布,空气可作Boussinesq假设,为粘性、不
可压缩流体。在不同的湍流模式理论中,采用数值波动较小、精度
相对较高的标准k-ε模型,包含流面的湍流脉动动能k及湍流脉动动
能耗散率ε两个参量。
风速边界条件
(1)入口边界:风速随高度而变化。当风吹过地面时,受地面
各粗糙表面影响而速度降低。对垂直方向风速分布的描述多用指数
规律:UZ/U0=[z/z0]a,式中UZ代表垂直高度z位置的水平风速,U0代
表垂直高度z0位置的水平风速,a代表幂指数,受地面条件影响,一
~。本实验依据实际地形条件,。气象站处
的地面条件与模拟地块的不同,因而在软件中做一定的修正。
(2)出口边界:定义出口为Approach自由出流边界条件,假
图1 垂直截面(y=350m)位置图
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图2 夏季风速与压力分布图(z=)
图3 冬季风速与压力分布图(z=)
图4 夏季风速分布图(z=30m)
图5 冬季风速分布图(z=30m)
定出流面上的流动已充分发展,流动已经恢复为无建筑阻碍时的正
常流动,即出口相对压力为0。
1.