基于Fluent的群体建筑风环境数值模拟研究

作者：朱静雯　李光耀

来源：《电脑知识与技术》2012年第28期

        摘要：在工程建设之前，对风环境进行模拟能够很好的避免空间规划和风场分布方面的不足，大大降低了成本和不安全的因素。运用了fluent软件对某一区域建筑群周围风环境进行了数值模拟。模型计算区域的网格划分采用具有良好适应性的非结构化四面体网格，并采用了扩展k-ε湍流模型。给出不同的建筑布局图，并通过fluent软件模拟出不同布局下计算区域的风速图。最后从自然通风和行人安全性、舒适性的角度出发对不同建筑布局下的风环境模拟结果进行了讨论和分析。

        关键词：fluent；风环境；群体建筑；CFD；建筑布局

        中图分类号：TU023 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6790-05

        “5.12”汶川特大地震导致全国很多城市住房严重受损。如何做到科学规划、确保质量，又好又快地完成灾后城市的重建对受灾的人们是至关重要的。而灾后城市的重建需要考虑的关键因素就包括了重建城市里建筑物的安全性，除此之外节能减排以及空气流通性也是需要重点研究的问题。按照传统的研究方法会拖慢灾后重建的速度，而且会浪费大量的人力物力财力。同样，北京奥运会各种大型场馆的建设，世博会场馆的建设也需要在短时间的科学规划中解决安全、节能、空气流通性等诸多风环境问题。

        随着计算机技术的高速发展，计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）已经被广泛运用于建筑风环境的模拟研究中。该技术可以在较短的时间里按照实际尺度的模型准确的模拟建筑物风环境，避免了风洞试验只能按照缩尺实验、成本高、研究周期长等缺点。该技术可以很好的被运用于灾后城市的重建，也可被用于城市中大型建筑的科学规划中。

        目前，在CFD研究领域中，国内外对单体建筑，如高楼、塔型建筑、复杂形状的建筑以及室内风环境研究较多，但对群体建筑的风环境的数值模拟研究很少。在设计群体建筑时，除了需要考虑地震因素外，还需考虑风荷载等气象因素的影响。此外，不合理的建筑布局会导致空气污染加重。因此，如何给出最优的建筑布局是保证建筑安全性和形成良好气象效应的关键。本文运用了CFD方法对群体建筑进行数值模拟，通过给出不同建筑布局，并模拟出不同布局下的风环境数据，并分析不同布局下风环境的改变。最后本文综合考虑自然通风和对行人的安全，对不同布局下风环境进行分析。这样在工程建设之前，对风环境进行模拟能够很好的避免空间规划和风场分布方面的不足，大大降低了成本和不安全的因素。

基于Fluent的群体建筑风环境数值模拟研究