风环境模拟生形设计
室外风环境模拟分析报告
室外风环境模拟分析报告一、引言室外风环境模拟是对特定区域内的风场进行模拟和分析，从而了解该区域的风速、风向和风流规律，为后续的建筑设计、环境污染评估和风电场规划等提供依据。
本报告通过对地区的室外风环境进行模拟分析，旨在提供相关数据和信息，为相关研究和规划工作提供参考。
二、研究方法本次模拟分析使用风场模拟软件进行，包括基于数学模型和大量实测数据进行的室外流体仿真。
根据该地区的地形和气象数据，建立相应的数值模型，运用计算流体力学方法对风场进行模拟，并得出相应的风速、风向和风流规律等数据。
三、模拟分析结果根据模拟分析的结果，本地区的风环境特点如下：1.风速分布：通过模拟分析，我们得到了本地区不同位置的平均风速分布图。
结果显示，该地区的平均风速在5-8m/s之间，风速较为适中。
同时，分析结果还显示，地形起伏和建筑物的干扰对风速分布有较大的影响，局部区域可能会存在阻挡风的现象。
2.风向分布：风向是指风的来向，通过模拟分析，我们得到了本地区不同位置的风向分布图。
结果显示，该地区的风向主要集中在东北风和西南风，分别占总风量的40%和30%，其余的风向占比较小。
3.高低空风流规律：根据模拟分析，我们得知该地区在高空存在风流的现象。
高空风流主要受大气环流系统、地球自转和地形因素的综合影响，平均风速较大，风向相对一致。
而在低空，地形和建筑物的干扰导致风流较为复杂，且平均风速较低。
因此，在建筑设计和规划风电场时，需要考虑风流规律的差异性。
四、影响因素分析本模拟分析还对影响该地区风环境的因素进行了分析。
主要的影响因素包括以下几个方面：1.地形因素：本地区地形起伏较大，山脉和平原交错分布，对风的流动产生一定的阻挡和导流作用，使得风速和风向存在差异性。
2.建筑因素：大型建筑物和高楼大厦对风流产生阻挡和干扰作用，使得风速分布不均匀，风向变化不定。
3.气象因素：季风、气压和温度等气象要素对风环境有一定的影响，如季风的方向和强度会直接影响风向和风速的分布。
场地风环境模拟
Wonderland-Time
深圳金域上郡花园
平均风速2.60m/s 平均风速2.80-3.20m/s
平均风速2.50-3.00m/s 平均风速2.80-3.40m/s
1.5m处风速分布云图
根据项目夏季室外风速图， 图中红色框为风速较小区域， 建议此处不要种植大量灌木， 可局部种植高大乔木，避免 人员活动时不舒适。
4#楼前后压差约14Pa 5#楼前后压差约8.3Pa 6#楼前后压差约14Pa
1#楼前后压差约7.4Pa 7#楼前后压差约6.0Pa
2#楼前后压差约3.1Pa 3#楼前后压差约3.7Pa
4#楼前后压差约9.5Pa
5#楼前后压差约9.5Pa 6#A楼前后压差约7.5Pa 6#B楼前后压差约2.0Pa
深圳金域上郡花园项目
分析条件 场地风环境-夏季 场地风环境-冬季
深圳金域上郡花园
2楼前后压差约31pa3楼前后压差约37pa1楼前后压差约74pa4楼前后压差约95pa7楼前后压差约60pa5楼前后压差约95pa6a楼前后压差约75pa6b楼前后压差约20pawonderlandtime深圳金域上郡花园项目分析条件场地风环境夏季场地风环境冬季深圳金域上郡花园15m处风速矢量图在冬季主导风向作用下人员主要活动区域15m处气流组织良好风场分布均匀无明显风影区和涡旋区出现
风向
网格分布-夏季
Wonderland-Time
风向
网格分布-冬季
深圳金域上郡花园项目
分析条件 场地风环境-夏季 场地风环境-冬季
深圳金域上郡花园
1.5m处风速矢量图
从夏季室外风环境模拟图可以看出，建筑外部风场在离地高度1.5m处分布较为均匀，区域内气流组织良好，无明显无明显旋流区和风 影区出现。A地块1.5m处平均风速约2.15m/s，风速分布为0.45~4.40m/s，风速小于规范规定的5m/s标准值，风速放大系数为1.7。
基于CFD的校园室外风环境模拟分析和优化设计
收稿日期：2022-01-04作者简介：胜兴（1985-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士。
基于CFD 的校园室外风环境模拟分析和优化设计胜兴1，崔洁1，季爱宇2，李晖1，刘宇昕1（1.沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁沈阳110136；2.辽宁长鑫工程技术有限公司，辽宁开原112300）摘要：针对某大学校园的室外风环境问题，建立校园内建筑的三维计算模型，通过PHOEN ‐ICS 软件确定合理的计算区域、网格划分及边界条件，利用模型算法对夏季和冬季的校园风环境分别进行模拟计算。
根据模拟结果，探讨校园内存在的风环境问题及形成的原因，结合相关的评价标准及行人的舒适度对室外风环境做出评价，总结该高校校园的风环境特征，从校园整体布局、建筑群布局优化、建筑单体设计等方面提出优化风环境的策略，为校园的建设和规划提供参考和借鉴。
关键词：校园建筑；CFD 模拟；室外风环境中图分类号：TU119文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0001-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.001第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）风环境作为室外影响人体舒适度的重要因素之一［1-2］，已经受到业内诸多学者的关注。
目前，研究室外风环境的方法主要有3种：实地测量、风洞试验及使用计算流体力学（CFD ）技术对流场进行模拟。
张泽超等［3］利用HYBPA2019软件，对某住宅区室外风环境进行了模拟研究，得到了该小区冬夏两季的风速、风压及空气龄数值。
单雅琪［4］利用ENVI-met 模拟了布局模式在高层住宅园区内的冬季风环境情况，分别从风速值和风速变化比两个方面分析了建筑周围的风环境，得出了高层建筑园区内的不同布局形式对建筑室外的风环境的影响。
CAD中的风力模拟技巧与实践
CAD中的风力模拟技巧与实践风力模拟对于建筑设计和结构分析来说是非常重要的一项技术。
在CAD软件中，我们可以通过模拟风力的作用来评估建筑物的稳定性和结构的可靠性。
本文将介绍一些在CAD中进行风力模拟的技巧与实践。
1. 建立几何模型在进行风力模拟之前，首先需要在CAD软件中建立建筑物的几何模型。
可以通过画线、绘制矩形、圆形等基本图形以及借助工具栏中的工具来构建建筑物的形状。
确保几何模型的精度和完整性是非常重要的。
2. 设置风场在进行风力模拟之前，需要设置风场参数。
风场参数包括风速、风向和风荷载的分布情况。
可以在CAD软件的属性设置中选择相应的风场参数，并在建筑模型周围设定合适的范围。
3. 风荷载计算与分析一旦建立了几何模型并设置了风场参数，就可以进行风荷载的计算与分析了。
通过在建筑物表面或结构上放置传感器，可以统计风力的作用力和压力的分布情况。
CAD软件通常会以颜色表示不同位置处的风荷载大小。
4. 结果可视化CAD软件通常具有强大的可视化功能，可以对风力模拟的结果进行直观展示。
可以通过绘制力的矢量图、生成风荷载云图以及计算建筑物的位移和应力来分析风力对建筑物的影响。
这样可以帮助设计师和工程师更好地理解建筑物在风力作用下的行为。
5. 优化设计通过风力模拟的结果，可以根据建筑物在风力作用下的表现进行优化设计。
例如，可以调整建筑物的形状、增加结构的强度或加强连接部位等，以提高建筑物的稳定性和耐风性。
6. 验证实验在进行优化设计之后，可以利用CAD软件进行验证实验。
通过在风洞中进行物理模型的实验，并将实验数据与CAD中的模拟结果进行对比，以验证风力模拟的准确性和可靠性。
这样可以对建筑物的风力性能进行更全面的评估。
总结起来，CAD软件在风力模拟中扮演着重要的角色。
通过建立准确的几何模型、设置合适的风场参数、计算风荷载并进行结果可视化，可以帮助设计师和工程师更好地理解建筑物在风力作用下的行为。
通过优化设计和验证实验，可以提高建筑物的稳定性和耐风性。
住区室外风环境模拟分析及优化设计——以济南市某小区为例
Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｗｉ ｎ ｄ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ａｒ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ Ｃｉ ｔ ｙ ａ ｓ ａ ｎ Ｅｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ
１ ． ２ 规 划 小 区 概 况
行西南 风 ， 冬季 受北 方冷 伞 ‘ 影响 ， 火气 球 冷 『 Ｉ － 降水 艟 稀少， 盛行东Ｊ 匕 偏 尔风 ， 全年 盛 行 西南偏 南 风 。７ ｌ ： 季 和 秋季 为过渡 零节 ， 降 水 低 ， 候 卜 燥． ．窜外 冬 季平 均 风速 为 ３ ． ４ ｍ ／ ｓ ， 夏季平 均风速 为 ３ ． ５ ｍ／ ｓ ．
是 国家 重 视 的 民 心 工 程 ， 但 是 随着 济 南 市 城 市 的 建 设， 棚户 区改 造 项 目的增 多 ， 高 产 的建 筑 必 定 也 带 来
诸 多 问题 。人 口 的增 长 也 使 得 住 宅 数 量 及 住 宅 高 度
小 区 内建 筑 风 环 境 受 到 多 方 面 的 影 响 ， 包 括 植 被、 道路 、 建 筑布 局 、 建筑 形 体 等 。不 同的 因 素会 导 致 风 速风 向产 生 变 化 。大 体 量 建 筑 或 者 狭 窄 的高 层 通
一
在 规划 设计 阶段 中对建 筑 群进 行 风 环 境 模 拟 分 析 ， 具
有 很 高 的参考 价值 与建 设性 意 义 。
，
具有 城市 风 环境 的 复 杂性 也 具 有 自身 的特 殊 性 。
风力发电技术中的风场模拟与优化设计
风力发电技术中的风场模拟与优化设计随着能源需求的不断增长，人类对取之不尽的自然资源——风力的利用程度也在不断提升。
风力发电技术作为可再生能源中的一项主要技术，已被广泛应用。
在风力发电技术的研究中，风场模拟和优化设计是非常重要的环节之一。
一、风力发电的现状与挑战近年来，风力发电技术得到了飞速的发展。
根据国际能源署的报告，2019年全球的风力发电容量已经超过了600吉瓦。
其中，欧洲成为了全球最大的风力发电市场，其占全球风力发电总容量的近50%。
在中国，风力发电技术也得到了迅速的发展，已成为中国主要的可再生能源之一。
截至2020年底，中国的风电总装机容量已经达到了230.65吉瓦，占全球比例的一半以上。
然而，随着风力发电容量的逐渐增加，风力发电面临着一些挑战。
首先，风力发电量的不稳定性是令人关注的问题。
由于风力的不稳定性，风力发电并不总是能够实现最大的发电功率，这导致了风力发电的效率低下。
其次，风力发电机组的维护与保养也给风电厂带来了巨大的压力。
由于风力发电机组通常安装在海上或山区等环境恶劣的地方，其维护难度大，成本高。
针对这些问题，科学家们通过风场模拟和优化设计技术寻找解决方案。
二、风场模拟在风力发电中的应用风场模拟是指对某一地区的风能进行系统模拟和分析，了解其风能资源状况，估计风能发电容量。
风场模拟是风力发电设计和制造的前置技术，与风力发电的效益密切相关。
在风力发电中，人们通过风场模拟技术分析当地的地形、气象状况、风力等因素，了解当地的风资源情况，进而为风力发电机组的布置和功率选择提供依据。
在风场模拟中，常用的方法包括场流模拟、CFD模拟、及数值方法等。
三、优化设计在风力发电中的应用优化设计是针对风力发电系统中存在的问题提出解决方案的过程。
在风力发电的优化设计中，可以采用流体力学分析、模型试验、原型试验、及故障诊断等多种手段。
其中，流体力学分析应用广泛。
在流体力学分析中通过模拟各种气流条件，得出对不同气流条件下风电机组发电量的影响程度，进而优化风力发电的方案，提高其效率和稳定性。
建筑群风环境的数值模拟仿真优化设计
近年来计算机运算速度 和存储能力的大大提高 ． 对住 区建筑
风环境 过样 的大 型 、 复杂 问题 可 以在 较 短 周 期 （Ｏ ０天 ） ２ ～５ 内
设计聂空间利用上， 而根少（ 或仅仅凭经验） 考虑高层、 高密度
建 筑群 中气 流流 动情 况 对 』 的各 种影 响。 事实 上 ， 、 良好 的 室
维普资讯
兰塑
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林 波荣 李先庭 江 亿
建 筑群风 环境 的数 值模 拟仿 真 优化 设计
赵
摄
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要 文 中就建筑群甩环境与住 区环境舒适性的重饕关 系柞 了简要阚述岳 ， 介绍预穗仿 真建 筑群风环境 的 同方 法 ． 并着重
比 了 自 的特点。鉴于数值横拟方 法竹廉 、 较 备 快速 、 信息多 、 受条 件艰制的优点 ， 出基于数值模拟方 法的建筑群风 提 环境优 化设计息培 ， 并跨出两十典型 的用数值模 按方甚优他设计建筑群 风环境的实例 。由所 举实捌 可以看 出， 值模 鼓
的情况 ． 用计算机数值模拟方法 只需分别定义不同来流风 向
和风速 就可 以方 便地 对不 同条 件 Ｆ 外的 风环境 进行 仿 真研 室
段对小区内气流流动情况作出预测评价， 以指导、 优化建筑群
的规 划设 计 。
究：当然 ， 数值模拟方法最大的缺 陷在于其可靠性 ， 即仿真结
果 的可 信程度 ， 过往 往 可通过 先验 性 的研 究 解决 ， 即对 同类 流 动采 用 合适 的数学 物 理 模 型进 行 模 拟 ， 和 实 验 对 比确 定 其 并 可靠 性 ， 后将经 过验 证 的程 序 用 于 类 似 的 小 区 气 流流 动 模 然
风环 境 的风洞 一般 是境 界 层 形 风 洞 ， 首 先再 现 接 近 地 面 的 它 境界 层 ， 然后 将 需要 测定 的建 筑物 和周 围 的 环境 模 型化 ， 模型
建筑风环境CFD模拟案例
某小区区建筑风环境模拟报告目录1. 模拟过程及使用软件介绍 (2)1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍 (2)1.2 建筑风环境模拟过程 (2)1.2.1 几何模型的建立 (3)1.2.2 网格的划分 (5)1.2.3 求解参数设置 (6)2. 模拟结果 (12)3. 建筑风环境模拟研究思路及问题 (16)附录I 从百度地图获取三维几何模型的尝试 (17)附录2 Fluent入口边界速度UDF命令 (19)REFERENCE (19)建筑风环境的研究主要有三种方式：现场实测、数值模拟和风洞试验。
随着计算机软硬件技术水平的发展，计算能力及计算精度不断提高，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics：CFD）的理论和方法得到了不断改进。
基于CFD 技术对流场进行模拟具有操作周期短，操作成本低，可反复修改的特性，相比较于现场实测和风洞试验具有更广阔的应用前景。
但是由于数值模拟技术对输入的参数十分敏感，必须辅以现场实测或风洞试验的验证。
本次模拟区域直径500m，模拟的工况为10m高度处风速为10m/s，风向为225°，输出结果查看高度10m,20m,40m,78m,100m处的速度云图、速度矢量图和压力云图。
1. 模拟过程及使用软件介绍1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍（1）前处理软件ANSYS ICEM CFD 15.0ICEM是ANSYS CFD软件族中前处理软件之一。
具有强大的网格划分功能，接口丰富，可接受绝大多数几何模型格式导入，例如AUTO CAD、SolidWorks、PRO/E等。
（2）求解软件ANSYS Fluent 15.0占据CFD领域绝对领先地位的流体仿真软件。
具有多种物理算法、物理模型。
在医学、航天、机械工程等领域均应用广泛。
（3）后处理软件Tecplot 360提供丰富的绘图格式，具备强大的CFD结果可视化功能，图形美观。
1.2 建筑风环境模拟过程使用计算流体力学对建筑室外风场进行数值模拟一般包括以下四个步骤：（1）几何模型的建立（2）对几何模型进行合适的网格划分（3）将划分网格后的模型导入Fluent，设置求解参数并求解（4）结果的后处理（速度云图、速度矢量图、压力云图等）1.2.1 几何模型的建立在几何模型的建立部分，现阶段采用的是陈宸的模型，他是根据彰武校区附近区域的城规图建立CAD 三维模型（据陈宸描述来自他建筑学院的朋友提供）。
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设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
■ 根据对意向模型的分析，在Grasshopper中生成主导风曲 线。
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
Traffic Need dock
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
游艺室 Entertainment 通道 path
Reviewing stand 观景 码头 dock
exhibition 展示
观景 Reviewing stand
■ 根据主导风曲线结合功能要求生成建筑形体。
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
■ 将形体导入，再次验算，分析形体表面风环境，得出表皮结构。 同时根据功能调整结构形态，将风引入建筑。
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adapt模型导入到ECOTECT中，对建筑风环境进行评价，
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
■ 功能 FUNCTION
游人众多 青年娱乐 景色优美 参观休憩 交通需求
展陈 游艺 观景 休息 码头
--++++
tourists
exhibition
Young People entertainment landscape Rest reviewing Stand cafe
查看得到的风环境是否满足功能要求。
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
谢 谢
THANK YOU
迎 风
FACING THE WIND
QUF Workshop Presentation of group one
简介 Introduce
GECO 是一个与环境分析软件ECOTECT对接的一款grasshopper插件，将grasshopper 中的数据导入ECO中进行环境分析，再将分析数据导回GH中进行生形、修改等处理。
4、设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
冬季风环境分析
4、设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
冬季风环境分析
该生成方法共涉及2个部分:
geco & ECO
设计逻辑与过程 Design Logic and process
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
■ 首先建立场地 风环境模型，导入 ECOTECT中对场地 风环境进行场地风矢 量、风速的分析。
夏季风曲线
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
冬季风曲线 THE WIND CURVE IN WINTER
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
夏季风环境分析
WIND ENVIRONMENT ANALYSIS IN SUMMER
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
夏季风环境分析
WIND ENVIRONMENT ANALYSIS IN SUMMER
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment
■ 将意向模型导入Ecotect进行分析，根据分析结果调整意向 模型。
设计过程——形体与环境磨合适配
Design procedure—— adaption of form and environment