室外風(fēng)環(huán)境模擬分析報(bào)告

1、委托方:綠色咨詢:日期：2013-5-16室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告項(xiàng)目概述本項(xiàng)目位丁秦皇島北戴河新區(qū)，老沿海公路南側(cè)、香海灣國(guó)際旅游度假中心西側(cè)，依據(jù)規(guī)劃周總規(guī)耍求分為三塊用地，其中地塊一為接待別墅，建筑總面積1604.39nV,其中一層建筑而積為659.35nV,二層建筑面積為526.37nf,三層建筑面積為41&67m2,基底面積為61&33打；地塊二為接待中心，包括A、B、C三座，總建筑面積為98611.54m2,其中A座建筑面積2387.54m2,B座4009.05m2,C座3307.91of；地塊三為總部會(huì)所，總建筑面積為3225.84nf,其中一層建筑面積為1663.97m2,二層建筑面

2、積為1561.87m2,基底面積為1698.75m其中申報(bào)綠色建筑標(biāo)識(shí)認(rèn)證的為地塊二（中間部分）。圖1項(xiàng)目總平面圖評(píng)價(jià)依據(jù)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB/T50378-2006第5.1.7、5.2.6、5.5.7條均對(duì)建筑室外的風(fēng)環(huán)境提出了明確相關(guān)要求。第5.1.7條“建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速低丁5ms,不影響室外活動(dòng)的舒適性和建筑通風(fēng)。（一般項(xiàng)）”第5.2.6條“建筑總平面設(shè)計(jì)有利于冬季日照并避開(kāi)冬季主導(dǎo)風(fēng)向，夏季利于自然通風(fēng)。（一般項(xiàng)）”第5.5.7條“建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)有促進(jìn)鬥然通風(fēng)的措施。（一般項(xiàng)）”根據(jù)上述耍求，對(duì)建筑區(qū)域周圍風(fēng)環(huán)境、微氣候狀況進(jìn)行模擬分析評(píng)價(jià)，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：（1）建筑周圍人行

3、區(qū)域距地面1.5m高度處的風(fēng)速小丁5m/s,風(fēng)速放大系數(shù)小于2；（2）冬季（秦皇島屬寒冷地區(qū)）保證除迎風(fēng)面之外的建筑物前后壓差不大于5Pa；（3）有利丁夏季、過(guò)渡季節(jié)h然通風(fēng)，住區(qū)不出現(xiàn)渦流和死角。模型建立3.1軟件介紹本報(bào)告采用CFD（ComputationalFluidDynamics,計(jì)算流體力學(xué)）的方法對(duì)建筑周圍的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)。模擬計(jì)算采用PHOENICS軟件，該軟件是目前世界上比較流行的商用CFD軟件，其準(zhǔn)確性獲得了不同領(lǐng)域的驗(yàn)證。3.2幾何模型依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙并考慮周邊環(huán)境對(duì)該住宅場(chǎng)地的影響，利用phoemcs軟件，建立了對(duì)象的CFD模型，如圖3-1所示。模型中Y軸方向定義為正北

4、方向。圖3-1北戴河CFD模型圖3.3風(fēng)環(huán)境分析工況為使計(jì)算結(jié)果具有一定的代表性，需選擇秦皇島地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)速。夏季盛行西南風(fēng)（SE）,冬季盛行東北偏東風(fēng)（ENE）,而過(guò)渡季盛行西南偏西風(fēng)（WSW）O根據(jù)中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集，秦皇島市夏季、冬季和過(guò)渡季風(fēng)向及風(fēng)速特征如表3-1所示。表3-1秦皇島市不同季節(jié)風(fēng)氣候特征夏季冬季過(guò)渡季盛行風(fēng)平均風(fēng)速2.4m/s25m;s3.3m/s盛行風(fēng)向ENEWSW根據(jù)以上數(shù)據(jù)，北戴河接待中心風(fēng)環(huán)境模擬分為夏季、冬季和過(guò)渡季三個(gè)季節(jié)進(jìn)行，模擬3種工況下的風(fēng)環(huán)境特征，工況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3-2所示。其中主耍分析住宅場(chǎng)地主耍人行通道，距地面1.5m高度處風(fēng)速是

5、否超過(guò)5m/s,風(fēng)速放大系數(shù)是否小丁2；場(chǎng)地內(nèi)是否出現(xiàn)靜風(fēng)區(qū)或漩渦，以及建筑物布置是否有利丁十I然通風(fēng)。表3-2風(fēng)環(huán)境模擬匸況統(tǒng)計(jì)分析工況來(lái)流風(fēng)向風(fēng)速ni/s工況1夏季平均風(fēng)速SW2.4m/s工況2冬季平均風(fēng)速ENE2.5m/s工況3過(guò)渡季節(jié)平均風(fēng)速WSW3.3m/s計(jì)算分析4.1數(shù)學(xué)模型的選取通常我們所使用的紊流模型有零方程模型、一方程模型以及兩方程模型。對(duì)于靠近壁面的計(jì)算來(lái)說(shuō)，以方程最為方便。在紊流的工程計(jì)算中，K-E雙方程模型應(yīng)用最為廣泛，并且也取得了較為成功的結(jié)果。由丁建筑場(chǎng)地內(nèi)空氣流動(dòng)一般屈丁不可壓縮、低速湍流，因此，本模擬選用KY雙方程模型對(duì)問(wèn)題進(jìn)行模擬求解計(jì)算。4.2計(jì)算方法本模

6、擬采用有限容積法進(jìn)行方程離散，采用一階差分格式，采用SIMPLEST算法進(jìn)行壓力與速度的解耦，避免出現(xiàn)不合理的壓力和速度?？紤]到風(fēng)場(chǎng)作用的范圍較大，因此選取較大的計(jì)算區(qū)域。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：本次模擬計(jì)算選取的計(jì)算區(qū)域高度為場(chǎng)地建筑高度的3借，來(lái)流方向?yàn)榻ㄖ挾鹊?倍，出流方向?yàn)榻ㄖ挾鹊?倍，計(jì)算區(qū)域?qū)挾葹榻ㄖ挾鹊?倍。模擬計(jì)算時(shí)采用變量的分布假設(shè)、差分格式、收斂因子的確定見(jiàn)表2所示。nh式中：”為相鄰的網(wǎng)格；偉，分別為0和九的系數(shù)，“是源項(xiàng)。表4變最參數(shù)設(shè)置變雖壓力動(dòng)量K方程&方程離散格式質(zhì)量力加權(quán)法一階莖分一階簽分一階簽分欠松弛因子0.AL00.4L003-1.003-1.0求解格式壓力AMG動(dòng)

7、雖AMG広AMGgAMG循環(huán)類型V類型Flex類型Flex類型Flex類型4.3邊界條件4.3.1來(lái)流面梯速風(fēng)的選取由丁地表摩擦的作用，接近地表的風(fēng)速隨著離地高度的減小而降低。只有離地300-500kin以上的地方，風(fēng)速才不受地表影響，可以在大氣梯度的作用下H由流動(dòng)，如圖4-1所示。圖4不同地形人氣邊界層曲線圖不同高度的風(fēng)速不同，高度與風(fēng)速的計(jì)算公式如下:式中：%高度為h處的風(fēng)速，ni/s；%基準(zhǔn)高度ho處的風(fēng)速，m/s,取10m高度處的風(fēng)速（氣象站觀測(cè)高度）;一由地形粗糙度所決定的幕指數(shù)。市區(qū)n值取0.20.5；空曠或臨海地區(qū)1】值取0.14左右，本項(xiàng)目在模擬計(jì)算中n值選取為0.22（模擬軟

8、件中推薦値）。4.3.2出流面的邊界條件假定出流而的流動(dòng)已經(jīng)充分發(fā)展，流動(dòng)已恢復(fù)為無(wú)建筑物阻礙的正常流動(dòng),故其出口壓力設(shè)為大氣壓。4.3.3上空面及兩側(cè)面的邊界條件由于本次模擬所選的計(jì)算區(qū)域較大，故上空和兩側(cè)的空氣流動(dòng)兒乎不受建筑物的影響，因此可設(shè)為h由滑移表而。4.3.4建筑壁面及下墊面的邊界條件本次模擬選取的標(biāo)準(zhǔn)K-W模型僅適用于離開(kāi)壁面一定距離的完全湍流區(qū)域,在固體壁面附近，由于層流粘性作用影響加強(qiáng)，必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)K-S模型加以修正,本次模擬采用璉面函數(shù)法加以修正建筑物邊界區(qū)。5風(fēng)環(huán)境模擬及評(píng)價(jià)0.3484151.6883401.5766791.4650191.3533581.2416981

9、.1300381.0183770.9067170.7950570.6833960.5717360.4600750.2367550.1250940.013434圖5-11.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)速流線Velocity,m/sI1.80000011.688340I1.5766791.4650191.3533581.2416981.1300381.0183770.9067170.7950570.6833960.5717360.4600750.3484150.2367550.125094圖5-21.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)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圖5-31.5n）高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)壓分布結(jié)果評(píng)價(jià)：1）從模擬結(jié)果可以看出，夏季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5山高度處新華聯(lián)二期建筑群（紅色建筑），風(fēng)速基本在1.018ni/S之內(nèi)，主耍人行通道處風(fēng)速在046m/*l13m/s之間；風(fēng)速均小丁5m/s,不會(huì)對(duì)人員活動(dòng)造成影響。2）夏季工況下，建筑周邊風(fēng)速都小丁13ms,與來(lái)流方向開(kāi)闊地表風(fēng)速相比，場(chǎng)地內(nèi)l5m高區(qū)域內(nèi)風(fēng)速放大系數(shù)均小

11、丁2,符合室外出行舒適度要求。3）夏季工況下，場(chǎng)地風(fēng)場(chǎng)流線較為明顯，無(wú)氣流死區(qū)，無(wú)明顯漩渦區(qū)。4）夏季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5m高度處建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓在1.492.64Pn之間,建筑背風(fēng)面風(fēng)壓小T0.055Pa,前后壓差大T1.5Pa左右，有利丁夏季H然通風(fēng)。5.2工況2（冬季平均風(fēng)速/風(fēng)向ENE/風(fēng)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圖l5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)速流線m/sVelocity,I2.5000002.3445532.1891052.0336581.8782111.7227631.5673161.4118691.2564211.1009740.9455270.7900790.6346320.4791850.3237370.1682900.012843圖5-51.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)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圖5-61.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)壓分布結(jié)果評(píng)價(jià)：1）從模擬結(jié)果可以看出，冬季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5m高度處新華聯(lián)住宅場(chǎng)地二期建筑群（紅色建筑），風(fēng)速基本在1.25m/s之內(nèi)，主耍人行通道處風(fēng)速在0.47ni/s1.25ms之間；風(fēng)速均小J：5jhs,不會(huì)對(duì)人員活動(dòng)造成影響。2）冬季工況下，建筑周邊風(fēng)速都小于1.25m/s,與來(lái)流方向開(kāi)闊地表風(fēng)速相比，場(chǎng)地內(nèi)1.5m高區(qū)域內(nèi)風(fēng)速放大系數(shù)均小于2,符合室外出行舒適度要求。3）冬季工況下，場(chǎng)地風(fēng)場(chǎng)流線較為明顯，無(wú)氣流死區(qū)，無(wú)明顯漩渦區(qū)。4）冬季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5m高度處

14、建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓在1.222.50Pa之間，建筑背風(fēng)而風(fēng)壓小T-0.3Pa,前后壓差均小于5Pa左右。5.3工況3（過(guò)渡季平均風(fēng)速/風(fēng)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圖551.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)速流線Velocity,m/s14.6867864.3944474.1021093.8097713.517433-

15、3.225094j2.9327562.6404182.3480802.0557411.7634031.4710651.1787270.8863880.5940500.3017120.009374圖5-61.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)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圖5-61.5m高度場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)速分布結(jié)果評(píng)價(jià):1）從模擬結(jié)果可以看出，過(guò)渡季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5山高度處北戴河接待中心（紅色建筑），風(fēng)速基本在4.10ms之內(nèi)，主要人行通道處風(fēng)速在0.594nis2.93nis之間；風(fēng)速均小p5nvs,不會(huì)對(duì)人員活動(dòng)造成影響。2）過(guò)渡季工況下，建筑周邊風(fēng)速都小于2.93m/s,與來(lái)流方向開(kāi)闊地表風(fēng)速相比，場(chǎng)地內(nèi)1.5m高區(qū)域內(nèi)風(fēng)速放大系數(shù)均小丁2,符合室外出行舒適度要求。3）過(guò)渡季工況下，場(chǎng)地風(fēng)場(chǎng)流線較為明顯，無(wú)氣流死區(qū)，無(wú)明顯漩渦區(qū)。4）過(guò)渡季工況下，場(chǎng)地內(nèi)1.5m