[发明专利]一种建筑物间风环境的评价方法

摘要

本发明涉及一种建筑物间人行高度处风环境的评价方法，包括以下步骤(1)以所选建筑物为依据，通过正交设计，选取一定数量的工况在CFD软件中建立模型，采用Airpak软件进行模拟分析；(2)在步骤(1)中进行模拟分析时计算不同工况参数下的风速比；(3)现场采集并记录无建筑物干扰时在人行高度处处的风速U0，利用步骤(2)中计算所得的风速比通过公式换算各工况情况下两建筑物间的最大的风速值；(4)将步骤(3)中计算所得的建筑物间人行高度处最大的风速值与规范规定的风速要求进行比较，评价是否满足风环境的要求。该方法可通过利用建筑物的尺寸计算得到建筑物间最大的风速比，并初步判断建筑物间最大的风速。

主权项

一种建筑物间人行高度处风环境的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以所选建筑物为依据，通过正交设计，选取一定数量的工况在CFD软件中建立模型，采用Airpak软件进行模拟分析；该软件采用多种求解方法和多重网格加速收敛技术，可以达到最佳的收敛速度和求解精度；所述工况是在模型的计算区域中建立两个尺寸完全相同的建筑物，其进深用W表示，建筑物的高度用H表示，长度用L表示，两建筑物之间距离用D表示，单位均为m，并设置合理的计算区域边界大小；为了使边界条件更符合实际情况和使计算结果更准确，且采用了合理的边界大小，计算区域的尾流区的长度为计算高度的6倍，高度方向取建筑高度的4倍，计算域的大小在长、宽、高三个方向上都能达到建筑尺寸的3倍以上，在这样的计算域内可以保证空气流场的完整性，保证了计算数值的精确性，同时又能节省计算时间，进行全面的分析；该一定数量的工况具体为将建筑的高度，长度，宽度，建筑的间距作为影响行人高度处风速比的因素，每个因素取四个水平，H：建筑物的高度40m、50m、60m、70m；L：建筑物的长度30m、40m、50m、60m；D：建筑间的间距20m、30m、40m、50m；W：建筑的宽度20m、30m、40m、50m，得到了16组工况，其具体的设计工况如表1所示；(2)在步骤(1)中进行模拟分析时采用下列公式计算不同工况参数下的风速比：Ri＝0.616+0.012H+0.007L+0.004W‑0.003D其中，Ri：建筑物间最大风速比的值；H：建筑高度；L：建筑长度；W：建筑宽度；D：建筑之间的距离；在不同工况情况下的风速比如下所示；实验仿真工况及结果：工况1：高度H 40m，长度L 30m，宽度W 20m，距离D 20m，风速比1.2762；工况2：高度H 40m，长度L 50m，宽度W 40m，距离D 40m，风速比1.4938；工况3：高度H 40m，长度L 60m，宽度W 50m，距离D 50m，风速比1.5256；工况4：高度H 40m，长度L 40m，宽度W 30m，距离D 30m，风速比1.4034；工况5：高度H 60m，长度L 40m，宽度W 50m，距离D 20m，风速比1.8117；工况6：高度H 50m，长度L 60m，宽度W 40m，距离D 20m，风速比1.6577；工况7：高度H 70m，长度L 50m，宽度W 30m，距离D 20m，风速比1.9022；工况8：高度H 70m，长度L 30m，宽度W 50m，距离D 40m，风速比1.6552；工况9：高度H 70m，长度L 60m，宽度W 20m，距离D 30m，风速比1.8044；工况10：高度H 60m，长度L 30m，宽度W 40m，距离D 30m，风速比1.5623；工况11：高度H 70m，长度L 40m，宽度W 40m，距离D 50m，风速比1.7212；工况12：高度H 50m，长度L 40m，宽度W 20m，距离D 50m，风速比1.4621；工况13：高度H 60m，长度L 50m，宽度W 20m，距离D 50m，风速比1.6332；工况14：高度H 50m，长度L 50m，宽度W 50m，距离D 30m，风速比1.7188；工况15：高度H 60m，长度L 60m，宽度W 30m，距离D 40m，风速比1.7530；工况16：高度H 50m，长度L 30m，宽度W 30m，距离D 50m，风速比1.4107；建筑物周围风场分布可看出在行人高度处，气流受到建筑物的阻挡后，在正对迎风面区域形成了滞流区，此处风速较低：在建筑物背风面风速下降形成了大片的静风区，风速也比较小；而在两个建筑之间，由于形成了“巷道效应”，此处产生了较大的风速，在两建筑之间通常可作为行人通道，是人们活动较多且必经的区域，评价过程中将两建筑物之间作为通道作为风速的监测点，并且通过计算可以得到该点处的风速比；(3)现场采集并记录无建筑物干扰时在人行高度处处的风速U0，利用步骤(2)中计算所得的风速比通过公式换算各工况情况下两建筑物间的最大的风速值：Ri＝Ui/U0其中，Ri：由于建筑物所产生的风速比；Ui：有建筑物干扰时在人行高度处的风速；U0：无建筑物干扰时在人行高度处的风速；(4)将步骤(3)中计算所得的建筑物间人行高度处最大的风速值与规范规定的风速要求进行比较，评价是否满足风环境的要求；利用该方法与实例进行验证，选取典型的多层、小高层、高层建筑为例进行验证；结果如下所示；各建筑形式实例验证：多层建筑的进深13m、长度42m、高度18m、建筑间距11m、计算风速比1.105；小高层建筑的进深14m、长度44m、高度27m、建筑间距15m、计算风速比1.155；高层建筑的进深27m、长度60m、高度90m、建筑间距32m、计算风速比1.631；结果表明，上述计算的有建筑物干扰时在人行高度处的风速分别为3.3m/s、3.5m/s和4.9m/s，均小于规定的5m/s，说明建筑物间人行高度处风环境符合规定和要求，该评价方法也是切实可行的；此外，在所述步骤(1)中采用梯度风来模拟入口边界条件，计算公式为：U＝U0(Z/10)α其中，U：高度为Z处的风速；U0：标准高度处的风速，郑州地区10m高度处的风速为3.4m/s；Z：所求风速位置的高度；α：C类地貌粗糙度指数＝0.22；因此需要采集并记录现场高度为Z处的风速值以及所求风速位置的高度值；最后，该评价方法中所述的人行高度为1.5～2m；在步骤(1)中采用四面体结构化网格对计算区域进行网格划分，对建筑物周围的区域进行局部细化，总网格数为190～200万个；在步骤(1)中选取RNG模型作为计算模型；步骤(3)中现场采集并记录无建筑物干扰时在人行高度处处的风速U0的测点数为110～120个，取其平均值；所述采集并记录现场高度为Z处的风速值的测点数为110～120个，取其平均值。