基于cfd的村镇房屋室外风环境模拟分析和优化设计

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1、基于CFD的村镇房屋室外风环境模拟分析和优化设计张兆昌范旭红杨帆王军袁明洋江苏大学土木工程与力学学院与城市居民相比，村镇居民对室N外自然通风的依赖性更大。村镇房屋由于缺乏规划，风环境的研宂还很少。通过实地测量绘制示范村平而布置图及其周围建筑图，借助CFD模拟分析，对其室外风场进行定量分析和设计优化。模拟得出：各工况下示范村整体室外风环境良好，但是由于过渡季来风方向经过东侧工厂区造成空气环境质量较差，建议示范村东侧增加高大绿化带;大多村镇房屋均围有围墙，造成夏季一层通风不畅，建议采用“传统篱笆、栅栏等围合”或者“砖砌+栅栏”等方式。关键词：村镇房屋;CFD模拟;室外风环境;优化设讣

2、;基金：国家科技支撑计划项目(2015BAL02B02)SimulationAnalysisandOptimizationDesignofOutdoorWindEnvironmentofRuralHousesBasedonCFDZHANGZhao-changFANXu-hongYANGFanWANGJunYUANMing-yangSchoolofCivilEngineeringandMechanics，JiangsuUniversity;Abstract：Comparedwithurbanresidents,theruralresidentsaremoredependentonn

3、aturalventilation.Duetothelackofplanning,thestudyofwindenvironmentisveryseldom.Thepaperdrawstheplanofdemonstrationvillageanditssurroundingbuildings.ByCFDsimulationanalysis,quantitativeanalysisanddesignoptimizationofoutdoorwindfieldisstudied.Simulationsshowthatoutdoorwindenvironmentofthedemons

4、trationvillageisgood.Butintransitionalseason，windflowsthroughtheEastIndustrialZone,causingpoorqualityofairenvironment,soincreasingthegreenbeltontheeasternsideisproposed;Tnsummer,mostruralhousesaresurroundedbywalls,causingapoorventilationonthefirstfloor,sotheuseof“traditionalfence’’or“1.5meter

5、sbrickwall+fence”areproposed.Keyword：ruralhouses;CFDsimulation;outdoorwindenvironment;optimaldesign;0引言村镇房屋建设时由于缺乏合理的规划，村镇房屋布局和个体房屋布置随意性均较大，加之室外风环境影响因素多iL复杂，导致村镇室外风场多种多样，风场分布严重不均匀。与城市居民相比，村镇居民对室内外自然通风的依赖性更大。所以很有必要对村镇房屋的室内外风场进行研宄。目前，房屋风场定量分析主要应用于城市建筑群，而村镇房屋由于缺乏规划图纸，这方面的模拟研宄还很少。木文通过收集江苏省南山棚子村示范

6、村建筑群信息，实地测量，进行示范村平面布置图及其周围建筑的绘制，采用PHONTCS软件建模，并对其进行室外风场的定量模拟分析和设计优化。1基本理论1.1自然通风原理自然通风是指利用风力造成的风压或建筑内外空气密度差引起的热压来促使空气流动的一种通风方式。l.i.i风压作用下的自然通风U1当风吹向建筑物遇到阻挡时，风速变小，在建筑物迎风面上，风的部分动压转为建筑物表面静压，导致迎风面的风压大于大气压，形成正压区。在建筑物屋面、背面、两侧，由于空气流的旋绕，这些面上的风压小于大气压，形成负压区。在实际自然风环境下，建筑物表面的风压几乎时刻在变化，无法准确测量其数值，我们采用典型工况下

7、的风环境进行研宄。1.1.2热压作用下的自然通风由于室内外空气温度不同导致空气密度不同，造成空气的流动，这种现象叫因温差形成的热压作用m。1.2数值模拟原理近年来随着计算机技术的发展，数值计算已成为评价方法的主流。风环境的数值模拟研究方法主要有节点法、数学模型法、计算流体力学法。计算流体力学法(CED)因其简便快速、准确有效、成本较低等优点使其越来越多地在工程问题上得到应用。CFD模拟是从微观的角度对某一特定空间进行分析，利用质量、动量、能量守恒等控制方程，对流场模型分析求解，得