群体建筑风环境的数值研究（可编辑）

1、群体建筑风环境的数值研究 浙江大学 硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 姓名：马剑 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：陈水福 20060801 浙江大学硕士学位论文 ，苛层建筑群风环境的数值模拟 群体建筑风环境的数值研究 摘要 随着城市化进程的加快和科学技术的发展，各种体型复杂、布局多样的高层和超 高层建筑大量崛起，由此引发了一系列的风环境问题，如安全、健康、节能等问题。 这些问题与建筑群自身的布局、周围建筑、风向等有着十分复杂的关系，较准确地预 测这些不利风环境，探讨其内在的机理与规律，将对人们生活环境的改善等有着十分 重要的意义。 RaNG肛s湍流模型为基础的湍流流动基本方

2、程及数值离散与求解方法；然后对国外已 有风洞试验结果的单体和群体建筑周围的风环境进行了数值计算，并与试验结果作了 比较，验证了数值模拟的正确性和有效性。在此基础上，对由六个矩形截面高层建筑 组成的呈现8种不同布局形式 并列型、反Y型、正Y型、反U型、正U型、反V 型、正V型、围合型 的建筑群在人行高度处的风速比和风速矢量进行了模拟计算， 并对模拟结果进行分析和比较，获得了风环境状况与建筑平面布局之间的一些定性和 定量的影响关系。论文最后通过对多组高层建筑群内街道峡谷效应的数值分析，验证 了数值模拟方法在评估整体风环境上的可行性。以此为基础，利用数值模拟进一步研 究了周围建筑的数量、街宽的改变对

3、主建筑周围人行高度处风环境的影响关系。本文 的研究可以为城市建设、高层建筑规划布局提供一定的理论和参考依据。 主题词：风环境；高层建筑；建筑群；布局形式；数值模拟 浙江大学硕士学位论文 商层建筑群风环境的数值模拟 Numericalofwindenvironment study around buildingcomplexes Abstract Withthe of constructionandtheadvancesofconstructional developmentcity the two andmoretaliand tall with technologyduringpast de

4、cades，more superbuildings andvarious have in inalot layout complexshapes configurationsemergedChina，resulting that ofwindenvironment affecttheoutdoorenvironmentof and problemsmay buildings healthofhumanbodiesWindconditionshaveacloseand relationwiththe complicated environmentandwinddirectionsothersTh

5、e buildingarrangement，surrounding among main ofthisdissertationisto the encounteredunfavorablewind purpose predictcommonly environmentatthe various and pedestrianheightlevel 20m aroundbuildingcomplexes ofthe tofoundthemechanism phenomenon corresponding Inthe thebasisofthe research fundamental disser

6、tation：on existing achievement，the discretizationandsolution forturbulentwindflow andnumerical equations approaches k-s fire basedonthe NavierStokesandRNGturbulencemodelfirst averaged equation establishedAsthefirstnumerical cubical modelis example，a single tallbuilding obtainednumericalresultsare wi

7、ththewindtunneltestresults analyzedThe compared andthe and ofthenumericalsimulationaredemonstrated validityaccuracy Thenumericalsimulationisthencarriedoutto thewindenvironmentstate investigate a ofsix tall six around consistingrectangularbuildingsThebuildings buildingcomplex underconsiderationare in

8、totworowsandthree the initiallyarranged columnsByaltering distancebetweenthetwo ineach of buildings column，eighttypesbuilding adjacent withdifferent areobtainedThe ratiosandthe complexes plananangement windvelocity atthe vectorfieldinthearea pedestrianheightlevel 20m correspondingvelocity each areth

9、enexaminedand with of each surroundingtypebuildingcomplex compared otherSome and relationsbetweenthewindenvironment qualitativequantitative 浙扛大学硕士学位论文 高层建筑群风环境的数值模拟 andthe aresummarized conditions planarrangementtypes ofthenumericalsimulationon thewholewind Finally，thefeasibility evaluating of aroun

10、d isdemonstratednumericalsimulationthewind environment through buildings flowinstreet consistofthreerowandthreecolumn canyons buildingsThewindvelocity ratiosonthecalculatedatthe levelaroundthecentral height points pedestrian building underconsiderationare and witheachother analyzedcompared byarrangi

11、ng numerically the invarious withdifferent distances buildings symmetricconfigurations separation betweenthewindenvironmentconditionsand Some and relations qualitativequantitative the of andthe distance are building separationamongadjacentbuildings quantity complex summarized Words：Wind environment；

12、tall Key buildings；buildingcompleX；plan simulation 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 第一章绪论 11研究背景 随着我国城市化进程的加快及科学技术的快速发展，各种布局多样、体形复杂的 高层和超高层建筑大量崛起，由此产生了诸如安全、健康、节能等诸多风环境问题。 钝体建筑的存在，改变了原来的流场，使得建筑物附近局部的气流加速，并在建 筑前方形成停驻的漩涡，将恶化建筑周围行人高度的风环境，危及过往行人的安全； 建筑群的相互干扰，会在建筑物附近形强烈变化的、复杂的空气流动现象。一旦遇到 大风天气，强大的乱流、涡旋再加上变化莫测的升降气流将

13、会形成街道风暴，殃及行 颅骨摔裂致死；1982年1月5日，在美国纽约的曼哈顿，一位37岁的女经济学家行走 在世界贸易中心双塔附近的一栋54层的超高层建筑前的广场上时，被突然刮来的强风 吹倒而受伤。为此她以“由于建筑设计和施上上的缺点”而造成了“人力无法管理的 风道”为由，向纽约最高法院对该建筑的设计人、施工者、建筑所有人、租借人，甚 至包括相邻的世界贸易中心大厦的有关人员都提出了控告【2】。诸如此类的问题在我们 身边也时有发生。 建筑群的布局不当，会造成局部地区气流不畅，在建筑物周围形成漩涡和死角， 使得污染物不能及时扩散，直接影响到人的生命健康。香港淘大花园因为密集的高楼 之间形成的“风闸效

14、应”加剧了病毒的扩散与传播，这才引发了人们对“绿色建筑” 的广泛关注。同时，住宅小区室外风环境不良，在夏季可能阻碍室内外自然通风的顺 畅进行，增加空调的负荷：在冬季又可能会增加维护结构的渗透风而提高采暖能耗。 因此，设计良好风环境品质的建筑能有效地降低建筑能耗。 在国外，行人风环境问题早已成为公众关注的问题。日本的一些地方政府都颁布 政府条例规定，高度超过lOOm的建筑与占地面积超过10万m2的开发项目，开发商必 须进行包括行人风环境在内的对周边环境影响的评估。在澳大利亚，每一栋3层以上 的建筑都需要进行风环境评估。在北美，许多大城市如波士顿、纽约、旧金山、多伦 多等，新建建筑方案在获得相关部

15、门批准之前，都需要进行建前和建后该地区建筑风 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 环境的考察，以就新建建筑对区域行人风环境的影响进行评估。 在我国风环境的研究处于刚刚起步阶段，虽然在一些重点工程的设计中也进行过 风洞试验，但其主要目的都是利用空气动力学的手段，对待建建筑或构造物所引起的 风载和风振问题进行研究，从而为结构上的抗风设计提供更为安全可靠的数据。由于 室外风环境的预测长期得不到重视和缺乏有效的技术手段，设计师们一般是把注意力 过多地集中在总平面的功能布置、外观设计及空间利用上，而很少考虑高层、高密度 建筑群中空气气流流动情况对人和环境的影响。而以建筑学为切入点的关于结合建

16、筑 风环境的设计研究，更是极少涉及。 近几年来，随着人们对环境的重视，也陆续开始了风环境的研究评价工作。例 如，座落在深圳的城市标志“蓝牙水晶”大厦是我国首栋全面采用欧洲先进生态技术 的大型办公建筑。建筑主体设计了极为巧妙的Y形整体悬挑结构，经国际权威的 FLUENT61流体力学模拟程序计算证明，能够有效减少背风面由于阻挡气流而产生的 吸力并降低高楼旋风对行人构成的危害，改善大厦脚下城市广场的环境质量。将于 2008年在北京举办的奥运会以及2010年在上海举办的世博会都提出营造绿色生态城 市的口号。 但是从总体上来讲，风环境问题在我国还是未能引起足够的重视，还没有一个地 方政府和权威机构将此问

17、题的管理提升到立法与规范的层面上。随着人们对室外环境 的关注程度的日益提高，作为室外环境的个重要方面的风环境应引起建筑界的重 视，对居住区风环境进行优化设计，必将成为住宅小区和城市规划的重要环节。为了 营造健康舒适的居住区微气候环境，就需要在规划设计阶段对建筑风环境做出预测和 评价，以指导、优化住宅小区的规划与设计。 12建筑绕流及其空气动力学特性 121近地风的特点 从气象学的角度来看，由于地球表面各点吸收及反射太阳的热量不同而使大气各 个点的温度发生差异，从而引起大气各个点之间的压力差，空气从高压区向低压区流 动，这个流动人们通常称为风；同时由于地球自转的影响而使风的方向随高度的增加 而逐

18、渐向右转。这些力的综合作用所产生的风称为梯度风速及风向，其高度称为梯度 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 风高度。在风速不大时，高度温差影响也较明显，会使空气产生一个上下运动，从而 大大影响平均流动和湍流结构。 当气流穿过不同的地区和地形带时，会产生摩擦力而使风的能量减少，风速降低， 其本身的结构 如湍流度、旋涡尺度等 也发生变化。其变化的程度随着距离高度的 增加而降低，直到达到一定高度时，地面粗糙度的影响可以忽略，这一层受到地球表 面摩擦力影响的大气层称为大气边界层。大气边界层的高度随着气象条件、地形和地 面粗糙度的不同而有差异，一般情况下地面以上300米 不超过1000米 范

19、围内均属 于大气边界层的范围，人们从事社会实践和生活的主要场所也主要集中在大气边界层 这一范围内。 122建筑物周围风环境的形成机理 在大气边界层中的梯度风，由于建筑钝体的阻挡而发生空气动力学畸变，造成了 建筑物周边的气流在空间和时间上都具有非常复杂的非定常流性状。建筑物对上游的 气流具有阻挡作用，在下游形成下洗现象，使周围的流场变得非常复杂，尤其是随着 城市建筑密度的增加，建筑物之间的气流影响也增大，建筑物与主导风的角度、建筑 物之间的距离、排列方式等产生的各种风效应对建筑物和周围的环境影响很大，大多 数建筑物的形状都是非流线形体，各个方向的气流流经建筑物时都将引起振动问题， 也会形成气流死

20、区，易使附近某些空气污染物滞留，不利于周围的空气环境。 按照钝体空气动力学流动性质的理想假设，对于建筑物周围的流场，常忽略小尺 度的非定常性，而用定常流的观点对流态进行定性分析。因此，可以分为四个不同性 质的流域【3。 边界 滞褐 回菰 1 自由流区 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 自然来流在遭遇建筑钝体的阻挡时产生偏向，并在建筑物前方、侧方形成了自由 流区。它位于边界层外部的势流区，在理想的假设下，不考虑二次流所产生的紊乱， 此流域可以用伯努利fBemoulli 公式进行描述。 2 分离剪切层区 一般情况下，有风速为零的边界层建筑物表面一直到建筑物外侧自由流域中间， 有一个剪

21、切层区，此剪切层是边界层从建筑物表面分离的时候，在分离后尾流与自由 流区之间所形成的。对于二维圆柱和矩形建筑分离点却不是样的，圆柱建筑周围气 流流动，因无角点，其分离点不固定，在不同雷诺数、来流湍流度和圆柱表面粗糙度 下会有不同的流型。而般绕矩形建筑的流动，分离点总是固定在前缘角点处，相对 圆柱来说，流动特性对雷诺数不敏感。但是在此流动中，尾流和自由流区间发生的剪 切作用会产生强烈的紊乱。 3 尾流区 处于建筑物后方整个分离剪切层以内的流动区域即是尾流区。它与到达建筑物后 方的自由流相比流速较弱，并且具有明显的环流。 4 滞止区 处于建筑物迎风表面前方的区域称为滞止区。在这个流域的中心形成了流

22、的滞止 点滞止点上部是向上的流，下部是向下的流，并且在迎风面前侧形成驻涡，高处高能 量的气体被输运到下方，并随着分离流线向侧面、后面传送。由于大气边界层气流具 有很大的湍流度，另一方面，以钝体形式出现的建筑物具有各种形状的前缘，而来流 湍流度和物体的形状对流体的分离、剪切层的形状以及尾流特性都有重要的影响。上 述建筑物周边流域的性质随着建筑物的具体形状、自然风向等性质的变化而发生改 变，流体从建筑物表面的分离和再附着现象是最有代表性的一种情况，流体再附着现 象随着流体入射方向与建筑物侧壁面的交角以及顺风方向建筑物边长有着密切的关 系。一旦再附着现象在建筑钝体上产生，分离流与建筑物壁面问将产生强

23、烈的旋涡， 分离流线进一步向外侧推使分离点近旁自由流收敛加强，风速加大。此外，当入射风 的湍流度增大，边界层内湍流掺混加剧，它将有助于使动量高的流体输运到建筑钝体 表面，从而使分离推后出现，尾流域相应变窄。因此，自然风来流的性质对建筑物流 域有很大的影响。 d 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 建筑物周边区域中强风的发生有以下几种情况【5】 1 逆风 受高楼阻挡反刮所致，由下降流而造成的风速增大。高处高能量的空气受到高层 建筑阻挡，从上到下在迎风面处形成了垂直方向的漩涡，也造成了此处的风速加大。 特别是与高层建筑迎风方向相邻接的低层建筑物与来流风呈正交的时候，在底层建筑 物与高层

24、建筑物之间的漩涡运动会更加剧烈。 2 穿堂风 即在建筑物开口部位通过的气流。穿堂风造成的风速增大，在空气动力学上认为 是由于建筑物迎风面与背风面的压力差所造成的。 3 分流风 来流受建筑物阻挡，由于分离而产生流速收敛的自由流区域。使建筑物两侧的风 速明显增大。 4 下冲风 由建筑物的越顶气流在建筑物背风面下降产生。这种风类似从山顶往下刮的大山 风，危害特别大。 13建筑风环境的研究方法 现场实测是风环境研究中最直接最有效的方法，但是它所受的限制很大，无法在 建筑物建造前进行，也就无法为建筑的设计提供参考。它的进行代价昂贵，费时费力， 而且在很多情况下，目前的研究还无法达到对建筑物进行实测的水平

25、。当然实测的数 据是极有参考价值的，它成为了检验模型试验方法和理论分析准确与否的标准，如得 克萨斯科技大学建立的实际尺度的低矮房屋模型也就是著名的标准模型 TTU BUILDING ，许多重要的研究工作都是根据它提供的实测数据进行的91。 风洞试验方法是当前风环境领域使用的主要方法，它是通过制作实际建筑物的缩 尺模型在大气边界层风洞中进行的，通过必要的手段产生类似于实际建筑周围的风 场，然后通过布置在模型表面及其周围的试验仪器测量风速，风压以及结构的响应等 塑垩查兰堡主兰焦丝壅 登竺垄堑垦堡垄塑墼堡里塑 相关数据，风环境中的风洞试验方法已经有了近50年的历史，理论和技术上都比较成 熟。对于比较

26、复杂的高层或者大跨度结构我国的规范都没有具体的风荷载取值方法， 都需要进行价格不菲的风洞试验。它的缺点是模型制作费时费力，iRNN期比较长， 难以同时研究不同的建筑设计方案，而且缩尺度模型将会带来一系列的物理量的相似 问题，如风速，时间，雷诺数，斯托拉哈数等参数，而它们在风洞试验中却无法同时 得到满足，由此带了的误差由于缺乏大量的实测数据还没有得到系统的研究，另外在 测点布置，同步测压等一系列问题上也有很多不足有待解决。 随着科学技术的发展计算风工程成为了风环境研究领域的又一崭新的方法。计算 风工程是一门较新的交叉学科，它的发展得益于计算流体力学和计算机技术的进步。 Wind 计算风工程 Co

27、mputational F1uid Computational 已成为流体力学研究领域与理论流体力学和试验流体力学相提并论的研究方法，广泛 用于工程流场数值计算，并在许多工业设计和生产领域作为关键技术融入工业产品的 设计和生产过程中。20世纪60年代CFD首先应用于飞行器和喷气发动机的开发研究、 设计和制造，而今已经广泛应用于汽轮机叶片的设计、汽车行驶过程中空气阻力的计 算、集成电路的散热分析、交通工具气动力外形优化设计等方面。在建筑实践活动中、 已开始用来考虑风对结构的效应，城市规划、建筑火灾与灭火、建筑采暖与通风等问 题，并取得了显著的效果，也就形成了计算风工程这一崭新的研究领域。 14建

28、筑风环境的研究现状 141概述 风环境问题的早期研究大约在古罗马时期。当时的建筑巨匠维特鲁威 Vitruvii 在他的建筑学经典著作建筑十书中就已经提到过关于建筑的风环境问题以及有关 如何改善该问题的办法【7】，他建议，在建筑规划中，城市街道的布局方向应与当地冬 季的主导风呈正交布置，为行人提供最大限度的风遮蔽。 我国传统的风水术作为古代择居和择葬的技术依据，也一定程度上反映了风与人 的关系。易学堪舆与建筑【8】认为建筑位址应该选择在能避开冷风的地方，丽对湿 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 暖的风则无须回避。识余指出有“五箭之地不宜居住”，其中之一就是“风箭”， 认为在风大的地

29、点不宜居住。风水学说中的很多选择吉地的原则都直接反映了当时在 选择建筑用地的过程中对自然界风环境的认识和利用【9】，例如“藏风聚气”就考虑了 建筑选址和布局中的通风和防风问题，“回风反气”、“障空补缺”则反映了建筑所 产生的局部恶劣风环境及其预防和改善的问题。 现代的风环境问题是由于高层建筑的大量兴建引起的。在国外，此问题始于1960 年代。当时随着钢铁、机械、电气及电梯工业技术的发展以及成熟，法令允许建筑突 破防火限高45米的法律制约后，兴建高层建筑成为热潮。然而，随着一幢幢高层建筑 的竣工完成，种种预先没有估计到的高层建筑负面效应也同时产生，随着一系列风害 事故的发生，风环境问题作为一项主

30、要的社会问题引起了重视。1965年，在伦敦召 开了以“建筑构造物及其产生的风效应”为题的国际会议，WDBaines【lo】在会上提出 “自然风中的高层建筑会把高处能量高的气流引导到下方，使周边的低层建筑受到很 强的气流影响，同时地面上的风速也随之增大”。这个结论是Baines通过风洞试验和 实地考察后得出的。此后，运用风洞试验对高层建筑物周边气流现象进行研究的工作 开始发展起来。 142建筑风环境的研究现状和成果 由于建筑绕流的复杂性，多数学者都采用风洞试验来研究建筑风环境问题。早在 测建筑周围的风环境，1973年又对即将兴建的南部银行大厦周围的风环境进行风洞 试验“j。后来，Brite和Hu

31、nt对一高一低两个建筑模型一前一后情况下建筑绕流进行 了风洞试验，并提出了预测两个建筑物中间位置风速的方法，CJBaker对其进行了 验证七。Livesey等在风洞中的建筑模型及其周围区域均匀铺撒了一层小颗粒固体 事 先测定小颗粒可以被风吹动的最低风速 ，然后在风洞中进行试验，在风洞试验结束 后，对模型区域进行照相，然后用自己编制的程序处理图像，根据各个位置的灰度不 同来判断各个部分小颗粒的分布密度，从而评价各个部分的风环境“”。Uematsu等对 具有四种不同拐角形状的高层建筑模型在来流风向与建筑物垂直和风向为45。角的 情况下进行了风洞试验，并对各种情况下各个位置的风速进行了比较，发现当来

32、流与 建筑物垂直时改变拐角形状可以明显改善其附近风环境，而当来流与建筑物夹角为 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 着建筑物时的风环境【I51，Williams还对加拿大的渥太华市中心地区进行了风洞试验， 试验模型宽度达到73米，同时还利用实时通信技术对机场附近三座建筑物进行15 个月的实Ntl6。在我国，近几年来随着人民对生活居住环境的重视，也陆续开展了利 用模拟大气边界层的风洞来研究和评价风环境的工作，如深圳福田商场的风洞试验 【17】、北京某高层建筑物的风洞试验研究181等。 随着计算机技术的发展，利用计算机对建筑风载及风环境进行模拟 即数值风 洞 已成为一种新的有效方法。国

33、际上对建筑风场的数值模拟研究大约开始于1980 年代中期【191。起初的研究对象多为简单体型的单体建筑受法向来流风的情况，采用的 网格为直角坐标网格，模拟方法大多为基于标准k-EX叹方程湍流模型的PANS方法口o 法对立方体周围的湍流进行了数值模拟，并与标准k-e模型和风洞试验的结果作了比 较，发现LES方法比标准缸s模型的RANS方法有更好的模拟效果，而造成肛s模 型不准确的主要原日是该模型过大地预测了建筑迎风前脚区域的湍流动能。1990年 代中前期，国际上在设法建立更合理的k-v模型或其它类似湍流模型上做了很多努 提出了一种“争模型四。但是这些模型仅在几种典型流动的模拟中显示了对结果的 改

34、善，其真正的适应性程度还有待进一步验证。在LES模拟方面，起初采用的亚格 出了所谓的动态亚格子模型，此后Lilly 1992 又对其作了改进。但采用动态亚格 子模型很容易引起数值不稳定，而且该模型的计算量也有显著增加。事实上，湍流模 型或亚格子模型的改进只是数值模拟的其中一个方面，数值模拟的效果好坏还强烈依 赖于离散网格的质量与规模、数值迭代方法的合理性等。 。与单体建筑相比，对群体建筑的数值模拟研究相对较少。例如Hanson等幽1 1986 对两个平行排列的方形建筑物之间的时均流动进行了数值模拟，但没有考虑湍流脉动 筑群作了数值模拟，其风场模拟结果只与风洞试验结果作了定性的比较。Statho

35、poulos 等2如 1996 则对七幢矩形截面、平行排列的群体建筑作了模拟，模拟得到的建筑周 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 件和四种不同的缸s模型对房屋平行布局时街道峡谷的涡流集中情况进行了数值模 拟，考虑了街道宽度与房屋高度之比取不同数值时的影响。这些数值模拟考虑的均是 建筑物平行布局的情况，采用的模拟方法均是基于直角坐标网格的RANS方法，并 且一般只分析了来流风沿平行布局方向的情形。 国内从】990年代初开始对立方体建筑进行了探索性的数值模拟 例如汤广发等 下的表面风压和周围风场进行了模拟计算，计算得到的风压值与部分已有的试验结果 进行了比较。这些研究一般都采用采用标

36、准“s模型和结构化网格进行。从1990年 代末开始，国内许多研究者采用计算流体力学 cFD 商业软件对不同形式的单体和 群体建筑物进行了数值模拟，其中很多研究工作均针对工程实际并结合风洞试验进行 进行了数值模拟，考虑了建筑物之间不同间距对风场的影响；唐毅等 2001 采用 PHOENICS软件对一高层住宅小区内的风速分布与变化规律进行了模拟和分析；汤 广发等 2003 对平行排列的方形建筑群在单一的平行风向下的风环境进行了数值 模拟，根据模拟结果对小区的风环境参数进行了评价；杨伟和顾明口o】 2003 利用 FLUENT软件和两利，缸s湍流模型对一单体矩形截面高层建筑的三维定常流动风场 进行了

37、数值模拟，模拟结果与风洞试验结果作了比较。 总体来讲，大量有关建筑风环境的研究主要侧重于对单一或简单布局情况的分析 和评价，这主要是因为一方面影响单体建筑周围风环境的因素本身就很复杂，另一方 面考虑建筑群体相互干扰的风洞试验通常需要在模拟大气边界层风洞中进行，但是由 于几何缩尺比的关系，考虑建筑群绕流相互干扰的风洞试验很难实现。但是随着外形 复杂、布局多样的城市小区大量涌现，建筑物之间的气流干扰而引起的一系列风环境 问题是不容忽视的。但到目前为止，尚未发现就高层建筑群整体和局部的布局变化对 建筑周围人行高度处风环境的影响进行较系统的进行分析和评价。 高层建筑不利风环境的形成与建筑所处的地形地貌

38、、建筑平面和立面布局以及建 筑体型等均有直接关系，其中整体和局部的布局形式是最主要的影响因素，因此研究 整体和局部的布局变化对高层建筑群人行高度处风环境的影响十分必要。 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 15本文的工作方法和工作内容 151本文的工作方法 本文的研究方法采用了数值模拟计算与理论分析相结合的方法。首先通过国外典 型的具有风洞试验结果的建筑模型进行了数值模拟，验证数值模拟方法的可行性和可 靠性，在此基础上对六个矩形截面建筑组成的不同布局形式的群体建筑风环境进行较 系统的分析研究，通过改变各列建筑的横风向间距，以期望获得人行高度处的风速值 与建筑平面布局之间的关系；然后

39、再考虑建筑群的整体效应，首先对具有风洞试验结 果的群体建筑模型内的风环境进行了计算和比较，通过改变周围建筑的街宽和数量， 以期获得中心建筑周围人行高度处的风环境受周围建筑影响的关系。 数值模拟中湍流模型选用了RNG舡s模型，各联立方程的解耦以及压力场和速 度场的校正采用了SIMPLE压力校正算法【321。数值模拟的计算区域取为一长方体形， 流域边界在顺风向、横风向和高度方向到建筑群边缘的尺寸分别取为高层建筑高度的 约8倍、5倍和3倍。计算区域的离散采用了具有良好适应性的非结构四面体网格。 网格不均匀布置，在建筑物附近的网格较密，远离建筑物的网格逐渐变疏。 来流按大气边界层风速剖面指数分布。近壁

40、面的流动采用壁面函数法H副处理。 152本文的主要研究内容 综上所述，高层建筑群的风环境问题曰益受到重视。鉴此，本文结合国外的典型 风洞试验进行了验算，并对由多个矩形截面组成的高层建筑群进行了数值模拟；通过 改变整体和局部建筑的布局形式，较系统地对高层建筑周围人行高度处的风环境进行 了分析，总结起来可概括为以下内容： 1 建立数值模拟的基本理论和基本方程，确定合理适用的湍流封闭模型和基本 的k-c模型，并对控制方程的离散格式、边界条件及数值迭代方法做了较详细的介绍； 但 采用RNG的k-E模型分别对具有风洞试验结果的单个矩形截面模型建筑和9 个矩形截面模型建筑组成的建筑群进行了数值模拟，并将计

41、算结果与已有的风洞试验 塑至查兰堡主兰垡丝苎 翌堡垒丝墨堑堑塑塑堡堕 结果作了比较，验证了数值模拟的正确性和有效性。 0 对由六幢方形截面高层建筑组成的建筑群周围人行高度处的风环境进行了 较系统的计算和分析。通过改变各列建筑的横风向间距，得到了8种具有不同布局型 式的建筑群，对各建筑群周围人行高度处的风速矢量场和风速比进行了分析和比较， 获得了风环境优劣与建筑平面布局之间的一些定性和定量的影响关系。 H、通过改变周围建筑的间距 街宽 和建筑数量，对典型建筑群中的中心建筑 风环境受周围建筑影响的规律进行了较详细的探讨。 5、最后，对本文的研究工作进行总结、归纳，并提出需要迸一步研究的工作。 浙江大学硕士学位论文 群体建筑风环境的数值研究 第二章建筑风环境的评估标准 21室外风环境对人的影响概述 在小区规划设计中，舒适性和安全性是创造良好居住环境的必不可少的条件，随 着生活质量的提高，人们对居住环境的舒适性将提出更高的要求，室外环境的舒适性 将成为人们对建筑规划设计的首选要求，对室外风环境的考虑也将成为人们要求舒适 性的一个重要方面。室外风环境对人的舒适性的影响主要表现在两个方面：风对人的 行为产生的影响、风对人的热舒适性的影响。由于风引起的对居民伤害事例的增多， 风带来的风环境安全问题也将成为人们对室外风环境关注的焦点