应用PHOENICS软件对建筑群风环境的模拟和评价
论风环境对建筑设计的重要性以及风环境模拟的方法论文
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phoenics实例(风环境、气流组织模拟设定要点)
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结束语
若有不当之处，请指正，谢谢！
一、室外风环境
5.1.7 建筑物周围人行区风速低于 5m／s，不影响室外活动的舒适性
和建筑通风
2omain大小（理论上来说越大越好） • 湍流模型选取（标准ke/kemmk/durbin） • 网格划分（理论上来说越密越好） • 边界条件设置（可以用wind类型） • 迭代步数和松弛因子设置（1000~3000步，
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界面使用
• 菜单Settings-rotation speed/zoom speed/depth effect 改变旋转 速度/缩放速度/三维视距
• 菜单options-background colour 改变主界面背景色 • 右下面板reset：fit to window/nearest head-on • 右下面板箭头：右键点击为移动/左键点击为旋转 • 右下面板mouse：凸起时可选择物体/凹下时左键拖动窗口旋转
– 目标建筑边界H范围内应以最大的细节要求再 现，即应把这一范围内的建筑以建模形式重现。
• 网格划分
– 重点观测区域的网格尺寸约为计算区域内目标 建筑平均尺度的1/10，
– 高梯度区域网格相邻网格长度比小于1.3。在数 值梯度不大的计算区域边界可采用小于25的大 长宽比来减少网格数目。
• 地面边界条件
– 热源（表面温度+对流换热细数、表面热流密 度、体热源），有些场合可以简化成发热的空 气块
– 风口模型
• 收敛控制
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四、冷却塔返混率计算
网格划分技巧 Result文件查看
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要点
• 建模 • 边界条件设置
深圳某项目室外风环境模拟分析
深圳某项目室外风环境模拟分析摘要：城市中高大建筑的数量和高度与日俱增，这些建筑的建成显著改变了城市的风环境。
一方面高大密集的建筑群，降低了城市的通风、自净能力，加剧了在低风速条件下城市的空气污染和热岛效应；而另一方面在风速较大时，高大建筑周围会产生局部强风，影响到行人的舒适与安全，引出行人风环境问题。
本文采用基于CFD原理的计算模拟软件PHOENICS作为模拟工具，分析和评价本项目小区的室外风环境现状与室内自然通风的潜力。
关键词：室外风；坏境模拟；风速；1.概况1.1项目概况本工程为深圳某医院项目。
总用地面积20844.41平方米，总建筑面积109084.35平方米，计容积率面积61567.01平方米，框架结构。
地上18层，地下3层。
本项目主要有医疗综合楼、行政后勤楼、发热感染楼及高压氧仓综合楼、门卫等。
其中医疗综合楼、行政后勤楼、发热感染楼及高压氧仓综合楼为一级耐火等级，门卫为二级耐火等级。
根据深圳市多年的气象资料，深圳的地面风向存在非常明显的季节变化，秋、冬季偏北风为主，春、夏季则以偏东风为主；根据深圳市近多年风向观测记录，深圳市全年的风向频率以东北风最高，秋季与冬季盛行东北风，春季与夏季盛行东南风。
2风速边界条件2.1入口边界条件：由于随着高度的增加，风速会增大，因此，模拟中采用沿高度方向梯度风设置。
考虑实测存在的周围遮挡情况，城市梯度风按照以下公式计算：2.2出流面的边界条件：假定出流面上的流动已充分发展，流动已恢复为无建筑物阻碍时的正常流动，故其出口边界相对压力为零；建筑物表面为有摩擦的平滑墙壁。
3.风环境模拟分析根据报告前面的项目地点气象特点分析，项目的室外风环境研究分为三部分进行：夏季主导风：风速为2.7m/s，风向为东南；冬季主导风：风速为3.4 m/s，风向为东北；过渡季主导风：风速为3.0m/s，风向为东南偏南。
3.1夏季风工况夏季主导风向为东南，平均风速2.7m/s。
图3-1～图3-3为夏季东南风向情况下室外风环境模拟计算结果。
应用PHOENICS软件对建筑群风环境的模拟和评价
Abstract : The practical and easy method of computer numerical simulation is selected as an incisive approach to the research of wind environment ,and the selection and establishment of the turbulence mathematical model suit2 able for wind environment and its boundary conditions are introduced in detail . Firstly ,the flow field around a single building is simulated by the CFD software PHOENICS. Secondly ,through converting the three dimensional CAD drawing into PHOENICS , the wind speed field around a real complex building cluster is simulated under the most unfavorable operation condition with the winter north wind , and this combines theory with practice com2 mendably. The result is proved that the wind environment of building clusters can be simulated with the business software PHOENICS ,which is very useful to the optimization design of the wind environment of building clusters. Key words :CFD ;wind environment ;building cluster ; PHOENICS
phoenics基础内容中文版-建筑风环境模拟
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PHOENICS2010版培训
• CAD File可以导入CAD文件，Import by group可以导入多个CAD文件。 • 单击CAD File，打开对话框，找到所建的STL文件；
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PHOENICS2010版培训
浏览找到stl文件所在的地方，（存放stl文件的路径为英文路径）将文 件读入进来之后
specific heat
conductivity
thermal expansio n coefficie nt
compressibility, or the reciprocal of Young's Modulus in the case of solids
kg*degC m*degC
(degC)**(-1) m**2/Newton
➢航空航天、船舶、汽车、环境、能源动力、化工等领域 ➢还可模拟流体流动、传热、化学反应及相关现象
船舶
动力机械
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PHOENICS2010版培训
1.3 VR操作界面
菜单栏
工具栏 计算域
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标题 8
PHOENICS2010版培训
计算域尺寸定义
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PHOENICS2010版培训
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PHOENICS2010版培训
第一章 PHOENICS软件基本介绍 第二章 PHOENICS-VR应用设置 第三章 案例操作练习
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PHOENICS2010版培训
第一章 PHOENICS软件基本介绍
1.1 基本简介 1.2 应用范围 1.3 VR操作界面 1.4 PHOENICS主要结构 1.5 PHOENICS模拟思路
phoenics室外通风操作详解
Phoenics室外通风操作详解概述Phoenics室外通风系统是一款能够提供室外空气质量改善的智能化系统，深受广大用户的喜爱。
该系统可以有效地解决室内气味、烟雾等问题，为用户带来更加舒适的生活环境。
本文将详细介绍Phoenics室外通风系统的操作步骤及注意事项，供读者参考。
操作步骤本部分将详细介绍Phoenics室外通风系统的操作步骤。
步骤一：开启系统首先，需要按下 Phoenics 智能控制面板上的电源按钮来开启系统。
此时，显示屏会显示欢迎界面，提醒您正在启动Phoenics室外通风系统。
步骤二：设置通风模式系统启动后，您需要选择合适的通风模式。
Phoenics室外通风系统提供了多种模式可供选择，如全自动模式、强制排气模式和自然排气模式等。
您可以根据实际需要选择合适的模式，确保系统能够达到最佳效果。
步骤三：设置通风时长在选择通风模式后，您需要设置通风时长。
Phoenics室外通风系统可以根据您的要求自动调节通风时长，也可以手动设置通风时长。
您可以根据实际需要进行设置，确保系统能够满足您的需求。
步骤四：启动系统设置好通风模式和通风时长后，您可以按下系统启动按钮，启动通风系统。
此时，Phoenics室外通风系统将会开始工作，并不断调节通风状态和通风时长，确保系统能够达到最佳效果。
注意事项本部分将介绍操作Phoenics室外通风系统时需要注意的事项。
事项一：保持通风口清洁在使用Phoenics室外通风系统时，需要保持通风口清洁。
如果通风口被堵塞或者存在废气等污染物，将会影响通风效果甚至损坏系统。
因此，需要定期对通风口进行清洁及维护。
事项二：避免通风时段在使用Phoenics室外通风系统时，需要避免通风时段，以免影响邻居和外界环境。
建议在凌晨或者早晨使用通风系统，以便达到最佳效果。
事项三：定期检查系统为了确保Phoenics室外通风系统的正常运行，需要定期检查系统的硬件和软件设置，及时维护和保养系统。
PHOENICS-风环境模拟教程
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同理，截取 X 轴 500m 处的截面观察来流风绕过建筑的流场变化情况
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图十八
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(STL\3DS) 导入
PHO置 wind 风环境边界条件 选择具体求解模型、设置求解步长等 计算机求解 取图：风速图、风压图、热环境图等
前处理操作 求解 后处理操作
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图九
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图十
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主要操作过程（以浅水湾为例）
基于PHOENICS的广州某办公建筑室内自然通风模拟研究
的 自然通 风效 果 。通过 模拟 结 果的 对 比分析得 出结论 ：采 用 中悬窗 时室 内大部 分 区域 的空 气龄低 于 ３ ０ ０ ｓ ．
舒 适 风速 区域 的 面积 比例 最 大 ，室 内 自然通 风 量 最 大 ， 自然通 风 效 果 最好 ，为该 建 筑优 化 自然通 风提 供 了技 术 支持 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｏ ｆ ｆ ｉ ｃ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ；ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０引 言
随 着 全球 能 源 的 日趋 紧缺 ，发 展 节 能 建 筑 已
大楼 并发 症 （ Ｓ Ｂ Ｔ ） 以 及 多 种 化 学 物 过 敏 症 （ ＭＯ Ｓ ）发 病 的人 数 越来 越 多 ，室 内空气 污染 日益 严重。
（ １ ． 广 州工程 总承 包集 团有限公 司 ，广州 ５ １ ０ ３ １ ０ ） （ ２ ． 华 南理工 大学 ，广 州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘 要 ：针 对 广 州某 办公 建筑 ，应 用 Ｐ ＨＯＥ ＮＩ Ｃ Ｓ软件 模 拟分 析 采 用不 同悬开 窗形 式 时该 建筑 标 准层 室 内
ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ． Ｏｕ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｔ － ｕ ｒ ａ ｌ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ．
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Simulation and evaluation of building cluster’ s wind environment with PHOENICS soft ware
WANG Fei , XIAO Y ong2quan
( School of Thermal Energy Engineering , Shandong University of Architecture and Engineering , Jinan 25004 , China)
[3 ]
: ( 6)
其中 : U Z 为高度 Z 处的水平方向风速 ; U0 为参考高 度 Z0 处的风速 ;α 为由地形粗糙度所决定的幂指 数。 我国规范将地形分为 A 、 B、 C、 D 四类 ,其相应的 值见表 2 。
( 4) K 方程 5 (ρ ui k ) t 5 (η η 5k = [ + ) ] σ 5 xi 5 xi 5 xi k ρ ε+ η t ( 5 uj 5 ui 5 uj ) + 5 xi 5 xj 5 xi
[2]
。
3 边界条件的处理
( 1) 来流面梯度风的选取 由于地表摩擦的作 用 ,接近地表的风速随着离地高度的减小而降低。 只有离地 300～500m 以上的地方 , 风速才不受地表 的影响 ,可以在大气梯度的作用下自由流动。来流 面风速的变化规律以指数率表示为
UZ Z α = ( ) U0 Z0
Abstract : The practical and easy method of computer numerical simulation is selected as an incisive approach to the research of wind environment ,and the selection and establishment of the turbulence mathematical model suit2 able for wind environment and its boundary conditions are introduced in detail . Firstly ,the flow field around a single building is simulated by the CFD software PHOENICS. Secondly ,through converting the three dimensional CAD drawing into PHOENICS , the wind speed field around a real complex building cluster is simulated under the most unfavorable operation condition with the winter north wind , and this combines theory with practice com2 mendably. The result is proved that the wind environment of building clusters can be simulated with the business software PHOENICS ,which is very useful to the optimization design of the wind environment of building clusters. Key words :CFD ;wind environment ;building cluster ; PHOENICS
CFD 技术和计算机技术的发展 , 使用计算机对建筑
小区的风环境进行模拟成为可能 。本文探讨了用
PHOENICS 软件模拟建筑群风环境时 , 物理模型的
收稿日期 :2004 - 06 - 28 作者简介 : 王菲 (1979 - ) ,女 ,山东临沂人 ,山东建筑工程学院热能工程学院在读硕士 ,主要从事建筑小区微环境的研究 .
图3 山东建筑工程学院学生公寓区整体效果图
(1) 典型计算条件的选取 为使计算具有意
义 ,应选取最不利条件进行模拟 ,由于建筑群坐北朝 南 ,若在冬季 ,风向为北风的话 , 及易形成较强的巷 道风效应 ,因此本文针对冬季北风的特定工况 ,对学 生公寓区的风环境进行了模拟计算 。查阅济南市的 气象参数标准 , 济南市冬季的平均风速为 3. 2mΠ s ( 10m 高处的气象数据) , 本文选取的典型风速略大 于平均风速 ,为 5mΠ s。 ( 2) 计算结果及分析 图 4 ～ 7 是从不同视角 表示的建筑群流场图 。之所以选择离地面高 1. 5m 的流场作为考察点 , 是由于 1. 5m 高度处常是人们 脸部感受到的区域 。由图可见 , 该建筑绝大多数地 区的速度均在 5mΠ s 以下 , 而在迎风面的拐角处 , 风 速明显升高 ,可达到 6mΠ s ; 图中显示 , 建筑与建筑间 的南北向过道也产生了较强的过道风 。另外从图中 可看到 ,在北风情况下 ,倾斜布置建筑的自然通风情 况明显好于规整排列的建筑 , 这是由于风受到建筑 物阻碍转向时 ,正好顺着建筑物的斜坡吹进建筑间 的空地 。总之 ,从以上各图可知 ,该区在冬季北风的 情况下 ,风环境不会引起人们的不舒适 。
0 引言
随着社会的发展 , 人们在关注室内环境舒适性 的同时 ,也开始关注室外环境的舒适性 。建筑小区 是中国现代建筑群的主要形式 , 规划建筑师们在规 划建筑小区时 ,多只注重建筑群的美观 、 功能布置和 空间利用等 ,而实际上 , 建筑小区规划的好与坏 , 其
中一个重要的标准是建筑小区的风环境 。在建筑小 区中 ,由于建筑物对风流动的阻碍作用 ,风的流向发 生急剧的变化 , 使局部产生较高的风速或漩涡 。局 部较高的风速显然影响了室外环境的舒适性 。随着
选取的计算区域较大 , 故上空面和两侧面的空气流 动几乎不受建筑物的影响 , 因此可设为自由滑移表 面。 ( 4) 建筑壁面及下垫面的边界条件 本文选取 ε模型仅适用于离开壁面一定距离的完 的标准 k — 全湍流区域 ,在固体壁面附近 ,由于层流粘性作用影 ε模型加以修正 ,本文采用 响加强 ,必须对标准 k — 壁面函数法加以修正建筑物边界区。
ε模型中的系数 表1 标准 k —
c μ c1 c2
地形 近海海面 ,海岛 ,海岸 ,湖岸及沙漠地区 田野 ,乡村 ,丛林 ,丘陵及房屋较稀疏的中小城及 大城市郊区 密集建筑群的城市市区 密集建筑群且房屋较高的城市市区
α
0. 12 0. 16 0. 2 0. 3
σ k
1. 0
σ ε
1. 3
( 2) 出流面的边界条件 假定出流面上的流动
40 山 东 建 筑 工 程 学 院 学 报 2005 年
简化 、 计算区域的确定 、 数学模型的选取及边界条件 的设立 ,并通过对风绕单栋建筑时的流场分析 ,验证 了该模型的可行性 。最后用该软件模拟分析了我校 学生公寓建筑群在冬季北风这一不利工况下的气流 流动情况 。 为减少计算的节点 ,加快计算收敛的速度 ,往往 需要对实际建筑群进行简化 。因此 , 在计算中往往 忽略建筑物的微小凹凸处 , 而将形状近似为立方体 的建筑物简化为具有规则形状的立方体。 风场作用的范围较大 , 因此计算区域应选的较 建筑小区内风的流动一般属于不可压缩、 低速 ε模型和大涡模 湍流 。常用的数学模型有标准 k — 拟模型 (LES) 等 。大涡模拟旨在用非稳态的 Navier2 Stokes 方程来直接模拟大尺度涡 , 但不直接计算小 尺度涡 ,其对计算机的内存和速度要求很高 ,计算时 ε模型计算成本低 , 间也很长 。相比之下 ,标准 k — 在数值计算中波动小 、 精度高 ,在低速湍流数值模拟 ε 模型 。 中应用较为广泛 。因此本文采用标准 k — 其所有的控制微分方程包括连续性方程、 动量方程 [1 ] 和 k 方程和ε方程 ,可表示为 : ( 1) 湍流粘性系数 2 ρ cμ k η ( 1) t = ε ( 2) 连续性方程 5 (ρ ui ) ( 2) = 0 5 xi ( 3) 动量方程 5 (ρ ui uj ) 5 (η 5 uj ) 5p 5 (η 5 ui ) = + 5 xi 5 x i eff 5 xi 5 xj 5 x i eff 5 xj
应用 PHOENICS 软件对建筑群风环境的模拟和评价
王菲 ,肖勇全
( 山东建筑工程学院 热能工程学院 ,山东 济南 250014)
摘要 : 选择实用易行的计算机数值模拟方法作为本文研究风环境的切入点 , 详述了适合风环境湍流数学模型的选 择、 建立及相应的边界条件 。首先应用 PHOENICS 软件对风绕单栋建筑时的流场进行了模拟分析 ,其次通过将三维
5 对实际建筑群建筑绕流的模拟分析
本文所模拟的建筑群为济南市山东建筑工程学 院新校区的学生公寓区 , 其示意图如图 3 所示 。该 建筑群群坐北朝南 ,排列较规整 。
4 对风绕过单栋建筑的模拟
本文首先从最简单情况入手 , 模拟了风绕过单 一建筑体的情况 ,以便找到建筑绕流的最简单规律 , 并可与有多栋建筑物时的情况相比较。
第 20 卷 2005 年
第5期 山东建筑工程学院学报 Vol. 20 12 月 JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY OF ARCHITECTURE AND ENGINEERING Dec.
No. 5 2005
文章编号 :1003 - 5990 (2005) 05 - 0039 - 04
CAD 图转换到 PHOENICS 软件中的方法 ,在冬季北风最不利工况下 ,对某实际复杂建筑小区的风速场进行了模拟 ,实
现了理论与实践的结合 。结果证明采用计算流体力学的方法并借助于商业软件 PHOENICS 可实现对建筑小区风环 境的模拟 ,其对建筑小区风环境的优化设计有一定的指导意义 。 关键词 : 计算流体力学 ; 风环境 ; 建筑群 ;PHOENICS 中图分类号 :TU119. 4 文献标识码 :A