城市規(guī)劃CFD模擬設(shè)計(jì)的數(shù)字化研究

時間：2014-01-31 20:54:49 作者：余莊，張輝來源：網(wǎng)絡(luò)媒體閱讀：6544

內(nèi)容摘要：【摘要】介紹了如何建立CFD模擬中城市數(shù)字模型。CFD模擬應(yīng)用在城市規(guī)劃與城市氣候關(guān)系的研究中，準(zhǔn)確、合理的CFD城市數(shù)字模型是進(jìn)行研究的關(guān)鍵。將復(fù)雜的城市轉(zhuǎn)化為可在CFD中進(jìn)行仿真模擬的數(shù)字模型，需將城市中的建筑材料性質(zhì)、水體的數(shù)字模型以及城市特征轉(zhuǎn)化為CFD模型的數(shù)字參數(shù)，以...

【摘要】介紹了如何建立CFD模擬中城市數(shù)字模型。CFD模擬應(yīng)用在城市規(guī)劃與城市氣候關(guān)系的研究中，準(zhǔn)確、合理的CFD城市數(shù)字模型是進(jìn)行研究的關(guān)鍵。將復(fù)雜的城市轉(zhuǎn)化為可在CFD中進(jìn)行仿真模擬的數(shù)字模型，需將城市中的建筑材料性質(zhì)、水體的數(shù)字模型以及城市特征轉(zhuǎn)化為CFD模型的數(shù)字參數(shù)，以及模擬的邊界條件的建立等。還對該方法的結(jié)果進(jìn)行了分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】CFD模擬，城市規(guī)劃，數(shù)字模型，

DIGITAL MODEL of CFD SIMULATION design for urban planning

YU Zhuang, ZHANG Hui

ABSTRACT: This paper introduces how to set up CFD digital model of city. An accurate and reasonable CFD model is the key to study the relationships between urban planning and city climate. In order to transmit the complicated city into the CFD model used in the simulation, transforming the character of building material, digital model of water and characteristic of city to the parameters of CFD model and establishing boundary factor of simulation are necessary. Further more, the results of this method are analyzed and summarized.

KEYWORDS:CFD, digital model, city, simulation

1 引言

城市化是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，城市化也必然帶來了城市問題和環(huán)境問題，激化了人口、資源、環(huán)境的矛盾。這些矛盾喚起了人類對傳統(tǒng)工業(yè)與工業(yè)城市的反思以及人類生態(tài)文明的覺醒，也增強(qiáng)了人類生態(tài)意識和對城市可持續(xù)發(fā)l的科學(xué)理解的逐漸深入。20世紀(jì)80年代初，原蘇聯(lián)生態(tài)學(xué)家亞尼茨基（Yanitsky，1984）和生態(tài)學(xué)家理查德·雷吉斯特（Register，1987）等學(xué)者提出了創(chuàng)造生態(tài)城市的理想生態(tài)模式。在生態(tài)城市中，技術(shù)與自然充分的結(jié)合，人的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力得到最大限度的發(fā)揮，居民的身心健康和環(huán)境質(zhì)量得到最大的保護(hù)，物質(zhì)、能量、信息高效利用，生態(tài)良性循環(huán)的一種理想的棲境。

城市氣候作為大區(qū)域大氣候背景下形成的一種相對獨(dú)立的小氣候，它與城市的發(fā)展和人類活動密切相關(guān)。地域氣象要素決定了傳統(tǒng)城市形態(tài)的特點(diǎn)，良好的城市空間及宜居條件的設(shè)計(jì)有助于改善城市微氣候，而良好的城市微氣候有利于改善城市環(huán)境的熱舒適性并有助于實(shí)現(xiàn)建筑及城市節(jié)能的目標(biāo)。本饕韻娜榷冷地區(qū)的武漢市為研究對象，通過建立武漢市城市數(shù)字模型，利用仿真模擬來研究城市與城市氣候環(huán)境的關(guān)系，從而為更加合理的城市設(shè)計(jì)，改善城市熱環(huán)境以及建筑及城市節(jié)能提供有效的參考依據(jù)。

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是流體力學(xué)的一門分支學(xué)科，始于本世紀(jì)三十年代初的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，其集流體力學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)于一體。它是一種用于分析流體流動性質(zhì)的計(jì)算技術(shù), 包括對各種類型的流體在各種速度范圍內(nèi)的復(fù)雜流動在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。運(yùn)用CFD技術(shù)對一定空間中的氣流建立流體的湍流模型，再根據(jù)提供的合理的邊界條件和參數(shù)，可以對該空間內(nèi)的流體流動形成的溫度場、速度場和濃度場進(jìn)行仿真模擬，并直觀的顯示其設(shè)計(jì)結(jié)果。使用者根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果對其進(jìn)行合理的分析研究，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，尋找有規(guī)律性的知識，從而更好的指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。

城市是一個復(fù)雜的物質(zhì)實(shí)體，在城市之中，除了坐落了各種各樣的建筑物之外，還存在著各種各樣的自然地貌如山體、河流、湖泊、盆地等等。氣象資料中的風(fēng)速、溫度、大氣壓、太陽輻射等參數(shù)，城市中的建筑密度、人口密度、植被以及地形特征對于城市的空間布局都會產(chǎn)生各自的影響。因此，將CFD仿真模擬應(yīng)用在建筑及城市與城市氣候關(guān)系的研究中，準(zhǔn)確、合理的CFD城市數(shù)字模型是進(jìn)行研究的關(guān)鍵。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用以CFD的發(fā)展，將CFD技術(shù)應(yīng)用于城市規(guī)劃，來研究城市規(guī)劃中的問題，如模擬氣象條件的作用下太陽輻射的影響，以及風(fēng)場的作用下，城市溫度，風(fēng)的壓力，空氣齡，無太陽蚪誘丈涫筆媸識鵲炔問的變化。那么，建立相應(yīng)比例的CFD數(shù)字模型，即為CFD模擬的基礎(chǔ)性工作。本文以夏熱冬冷的武漢市為研究對象，進(jìn)行CFD模擬仿真分析。通過科學(xué)的分析模擬結(jié)果，總結(jié)分析出實(shí)際情況下總體的城市布局與城市氣候之間的關(guān)系，為城市的規(guī)劃布局設(shè)計(jì)、城市空間組織和城市發(fā)展提供一定的參考依據(jù)。此次研究中，采用美國Fluent公司的軟件Airpak對城市與氣候的情況進(jìn)行模擬仿真分析。

標(biāo)簽：CFD模擬城市規(guī)劃數(shù)字模型

分享到： QQ空間新浪微博人人網(wǎng) 開心網(wǎng) 百度空間和訊天涯社區(qū)

上一篇：中國建筑節(jié)能需走自己的模式
下一篇：建筑空間設(shè)計(jì)的氣候性探討

相關(guān)文章

綠建知識

本欄最新更新

本欄推薦

閱讀排行

首頁 - 本站業(yè)務(wù) - 評價軟件 - 關(guān)于我們 - 網(wǎng)站地圖 - 留言本 - WAP手機(jī)版 - 本站招聘 - 問題反饋 - 下載中心 - 配套資料 - 廣告合作

通信地址：北京市豐臺區(qū)南四環(huán)西路128號院諾德中心一期2號樓12層1201室郵編：100070 網(wǎng)站合作：QQ：1658253059 電話： 13693161205 18501126985

綠建之窗網(wǎng)站已運(yùn)行:

京公網(wǎng)安備11010602007284號京ICP備14061276號-3 51LA統(tǒng)計(jì)