室外风环境模拟分析报告

1、委托方:绿色咨询:日期：2013-5-16室外风环境模拟报告项目概述本项目位丁秦皇岛北戴河新区，老沿海公路南侧、香海湾国际旅游度假中心西侧，依据规划周总规耍求分为三块用地，其中地块一为接待别墅，建筑总面积1604.39nV,其中一层建筑而积为659.35nV,二层建筑面积为526.37nf,三层建筑面积为41&67m2,基底面积为61&33打；地块二为接待中心，包括A、B、C三座，总建筑面积为98611.54m2,其中A座建筑面积2387.54m2,B座4009.05m2,C座3307.91of；地块三为总部会所，总建筑面积为3225.84nf,其中一层建筑面积为1663.97m2,二层建筑面

2、积为1561.87m2,基底面积为1698.75m其中申报绿色建筑标识认证的为地块二（中间部分）。图1项目总平面图评价依据绿色建筑评价标准GB/T50378-2006第5.1.7、5.2.6、5.5.7条均对建筑室外的风环境提出了明确相关要求。第5.1.7条“建筑物周围人行区风速低丁5ms,不影响室外活动的舒适性和建筑通风。（一般项）”第5.2.6条“建筑总平面设计有利于冬季日照并避开冬季主导风向，夏季利于自然通风。（一般项）”第5.5.7条“建筑设计和构造设计有促进鬥然通风的措施。（一般项）”根据上述耍求，对建筑区域周围风环境、微气候状况进行模拟分析评价，主要评价指标包括：（1）建筑周围人行

3、区域距地面1.5m高度处的风速小丁5m/s,风速放大系数小于2；（2）冬季（秦皇岛属寒冷地区）保证除迎风面之外的建筑物前后压差不大于5Pa；（3）有利丁夏季、过渡季节h然通风，住区不出现涡流和死角。模型建立3.1软件介绍本报告采用CFD（ComputationalFluidDynamics,计算流体力学）的方法对建筑周围的风环境进行模拟评价。模拟计算采用PHOENICS软件，该软件是目前世界上比较流行的商用CFD软件，其准确性获得了不同领域的验证。3.2几何模型依据设计图纸并考虑周边环境对该住宅场地的影响，利用phoemcs软件，建立了对象的CFD模型，如图3-1所示。模型中Y轴方向定义为正北

4、方向。图3-1北戴河CFD模型图3.3风环境分析工况为使计算结果具有一定的代表性，需选择秦皇岛地区的主导风向和风速。夏季盛行西南风（SE）,冬季盛行东北偏东风（ENE）,而过渡季盛行西南偏西风（WSW）O根据中国建筑热环境分析专用气象数据集，秦皇岛市夏季、冬季和过渡季风向及风速特征如表3-1所示。表3-1秦皇岛市不同季节风气候特征夏季冬季过渡季盛行风平均风速2.4m/s25m;s3.3m/s盛行风向ENEWSW根据以上数据，北戴河接待中心风环境模拟分为夏季、冬季和过渡季三个季节进行，模拟3种工况下的风环境特征，工况统计见表3-2所示。其中主耍分析住宅场地主耍人行通道，距地面1.5m高度处风速是

5、否超过5m/s,风速放大系数是否小丁2；场地内是否出现静风区或漩涡，以及建筑物布置是否有利丁十I然通风。表3-2风环境模拟匸况统计分析工况来流风向风速ni/s工况1夏季平均风速SW2.4m/s工况2冬季平均风速ENE2.5m/s工况3过渡季节平均风速WSW3.3m/s计算分析4.1数学模型的选取通常我们所使用的紊流模型有零方程模型、一方程模型以及两方程模型。对于靠近壁面的计算來说，以方程最为方便。在紊流的工程计算中，K-E双方程模型应用最为广泛，并且也取得了较为成功的结果。由丁建筑场地内空气流动一般屈丁不可压缩、低速湍流，因此，本模拟选用KY双方程模型对问题进行模拟求解计算。4.2计算方法本模

6、拟采用有限容积法进行方程离散，采用一阶差分格式，采用SIMPLEST算法进行压力与速度的解耦，避免出现不合理的压力和速度。考虑到风场作用的范围较大，因此选取较大的计算区域。根据经验：本次模拟计算选取的计算区域高度为场地建筑高度的3借，來流方向为建筑宽度的5倍，出流方向为建筑宽度的6倍，计算区域宽度为建筑宽度的5倍。模拟计算时采用变量的分布假设、差分格式、收敛因子的确定见表2所示。nh式中：”为相邻的网格；伟，分别为0和九的系数，“是源项。表4变最参数设置变虽压力动量K方程&方程离散格式质量力加权法一阶莖分一阶签分一阶签分欠松弛因子0.AL00.4L003-1.003-1.0求解格式压力AMG动

7、虽AMG広AMGgAMG循环类型V类型Flex类型Flex类型Flex类型4.3边界条件4.3.1来流面梯速风的选取由丁地表摩擦的作用，接近地表的风速随着离地高度的减小而降低。只有离地300-500kin以上的地方，风速才不受地表影响，可以在大气梯度的作用下H由流动，如图4-1所示。图4不同地形人气边界层曲线图不同高度的风速不同，高度与风速的计算公式如下:式中：%高度为h处的风速，ni/s；%基准高度ho处的风速，m/s,取10m高度处的风速（气象站观测高度）;一由地形粗糙度所决定的幕指数。市区n值取0.20.5；空旷或临海地区1】值取0.14左右，本项目在模拟计算中n值选取为0.22（模拟软

8、件中推荐値）。4.3.2出流面的边界条件假定出流而的流动已经充分发展，流动已恢复为无建筑物阻碍的正常流动,故其出口压力设为大气压。4.3.3上空面及两侧面的边界条件由于本次模拟所选的计算区域较大，故上空和两侧的空气流动儿乎不受建筑物的影响，因此可设为h由滑移表而。4.3.4建筑壁面及下垫面的边界条件本次模拟选取的标准K-W模型仅适用于离开壁面一定距离的完全湍流区域,在固体壁面附近，由于层流粘性作用影响加强，必须对标准K-S模型加以修正,本次模拟采用琏面函数法加以修正建筑物边界区。5风环境模拟及评价0.3484151.6883401.5766791.4650191.3533581.2416981

9、.1300381.0183770.9067170.7950570.6833960.5717360.4600750.2367550.1250940.013434图5-11.5m高度场地内风速流线Velocity,m/sI1.80000011.688340I1.5766791.4650191.3533581.2416981.1300381.0183770.9067170.7950570.6833960.5717360.4600750.3484150.2367550.125094图5-21.5m高度场地内风速分布0.013434Pressure,Pa3.2147202.9275282.6403362

10、.3531432.0659511.7787591.4915671.2043740.9171820.6299900.3427980.055606-0.231587-0.518779-0.805971-1.093163-1.380356图5-31.5n）高度场地内风压分布结果评价：1）从模拟结果可以看出，夏季工况下，场地内1.5山高度处新华联二期建筑群（红色建筑），风速基本在1.018ni/S之内，主耍人行通道处风速在046m/*l13m/s之间；风速均小丁5m/s,不会对人员活动造成影响。2）夏季工况下，建筑周边风速都小丁13ms,与来流方向开阔地表风速相比，场地内l5m高区域内风速放大系数均小

11、丁2,符合室外出行舒适度要求。3）夏季工况下，场地风场流线较为明显，无气流死区，无明显漩涡区。4）夏季工况下，场地内1.5m高度处建筑迎风面风压在1.492.64Pn之间,建筑背风面风压小T0.055Pa,前后压差大T1.5Pa左右，有利丁夏季H然通风。5.2工况2（冬季平均风速/风向ENE/风速2.5ni/s）Velocity,I2.5000002.3445532.1891052.0336581.8782111.7227631.5673161.4118691.2564211.1009740.9455270.7900790.6346320.4791850.3237370.1682900.012

12、843图l5m高度场地内风速流线m/sVelocity,I2.5000002.3445532.1891052.0336581.8782111.7227631.5673161.4118691.2564211.1009740.9455270.7900790.6346320.4791850.3237370.1682900.012843图5-51.5m高度场地内风速分布Pressure,Pa12.5045122.2488881.993264-1.737640-1.482016-1.226392-0.970768-0.715144-0.45952010.203896-0.0517290.307353-0

13、.562977-0.818601-1.074225-1.329849-1.585473图5-61.5m高度场地内风压分布结果评价：1）从模拟结果可以看出，冬季工况下，场地内1.5m高度处新华联住宅场地二期建筑群（红色建筑），风速基本在1.25m/s之内，主耍人行通道处风速在0.47ni/s1.25ms之间；风速均小J：5jhs,不会对人员活动造成影响。2）冬季工况下，建筑周边风速都小于1.25m/s,与來流方向开阔地表风速相比，场地内1.5m高区域内风速放大系数均小于2,符合室外出行舒适度要求。3）冬季工况下，场地风场流线较为明显，无气流死区，无明显漩涡区。4）冬季工况下，场地内1.5m高度处

14、建筑迎风面风压在1.222.50Pa之间，建筑背风而风压小T-0.3Pa,前后压差均小于5Pa左右。5.3工况3（过渡季平均风速/风向WSW/A速3.3m/s）Velocity,14.6867864.3944474.1021093.809771-3.517433-3.225094-2.932756l2.6404182.3480802.0557411.7634031.4710651.1787270.8863880.5940500.3017120.009374图551.5m高度场地内风速流线Velocity,m/s14.6867864.3944474.1021093.8097713.517433-

15、3.225094j2.9327562.6404182.3480802.0557411.7634031.4710651.1787270.8863880.5940500.3017120.009374图5-61.5m高度场地内风速分布Pressure,Pa8.257140I7.183883R6.110626-5.037369-3.964113-2.890856-1.817599-0.744342-0.328915-1.4021722.475429-3.5486864.6219435.6951996.768456-7.8417138.914970图5-61.5m高度场地内风速分布结果评价:1）从模拟结果可以看出，过渡季工况下，场地内1.5山高度处北戴河接待中心（红色建筑），风速基本在4.10ms之内，主要人行通道处风速在0.594nis2.93nis之间；风速均小p5nvs,不会对人员活动造成影响。2）过渡季工况下，建筑周边风速都小于2.93m/s,与来流方向开阔地表风速相比，场地内1.5m高区域内风速放大系数均小丁2,符合室外出行舒适度要求。3）过渡季工况下，场地风场流线较为明显，无气流死区，无明显漩涡区。4）过渡季工况下，场地内1.5m