某建筑群室外风环境的CFD模拟与评价
浅谈CFD技术在建筑风环境模拟中的应用
浅谈CFD技术在建筑风环境模拟中的应用浅谈CFD技术在建筑风环境模拟中的应用摘要近年来，建筑的风环境越来越多地引起人们的重视。
风是构成环境，尤其是室外环境的重要因素之一，风和城市环境、建筑环境有着密不可分的关系，并对城市规划、建筑设计和结构设计等领域起着很大的影响。
然而人们对风环境的掌握十分困难，传统的模拟手段费时、费力，且结果收集存在误差。
近些年来，CFD技术越来越多的被各行业的技术人员用来作数字化模拟的手段，其不可替代的优势必将使建筑模拟技术实现新的飞跃。
关键词：建筑风环境CFD技术AbstractIn recent years, more and more people pay attention to building wind environment. Wind is one of the important factors constituting the outdoor environment, wind and the urban environment, the built environment has a close relationship, and urban planning, architectural design and structural design field plays a big impact. However, it is very difficult to master the wind environment, The traditional analog means consuming and laborious. In recent years, more and more of the technical staff of the various industries used CFD technology as a means of digitized analog, its irreplaceable advantages will make the building simulation technology to achieve a new leap.Keywords: Building wind environmentCFD technology0.引言人、自然、建筑、城市一直是紧密相关的概念，而风与他们都有关系。
某小区建筑群室外风环境的数值模拟
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ｔ ａ ｎ ４ １ １ ２ ０ １ ， Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
４ ． ５ ｍ ／ ｓ ， 不会影响人的舒适性 ； 在 东南风和 东北方风 向时大部分建筑前后的风压为 ２ ～３ Ｐ ａ 左 右， 能够较好地利用 自然通风 ， 节约能耗； 但 由于小区建筑群 面积较 大、 建筑较 多， 有 小范围内 的无风 区域 和 涡旋 区， 不利 于 污染物 的扩散 。 关键 词 ： 风 环境 ； 梯度 风 ； 、 自然通 风 ； 数 值模 拟 中图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ２ ０ １ ． ５ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３ — ７ ２ ３ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ９ — ０ ０ ８ １ ０ ５
摘要： 建 筑风 环境对 于行 人 的舒 适 性与安 全 、 建 筑的 节 能和 污染物 的扩散 等都 具有很 大影响 。 通过对 东风 、 东南风 和 东北风 ３ 种 风 向 下 南京 某 小 区 内的风 环境 进行 数值 模拟 ， 并对 小 区的风 环境 品 质 进行 了评 估 。结 果 表 明 ： 在 ３种 风 向下 ， 小 区 内部 行 人 高度 Ｐ ， Ｅ （ Ｚ ＝ Ｉ ． ５ ｍ） 的风 速 均 不会 超 过
２ ０ １ ４ 年 第９ 期 （ 总第４ ２ 卷 第２ ８ ３ 期 ）
建 筑 节 能
一 生态城市与环境
建筑室外风环境CFD模拟教程-城市建筑通风流体模拟仿真fluent、phoeincs
《建筑室外风环境CFD模拟》主讲人：第七代师兄本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿01建筑风环境研究方法建筑室外风环境评价建立CFD 建筑模型建筑风环境-网格划分0203040506速度云图-矢量图压力云图-建筑表面压力分布编写建筑风环境模拟报告课程小结及安排07080910参数设置及迭代计算（前3节，可免费试看）主讲人：第七代师兄本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿巷道风建筑群风环境风对建筑的影响效应冲刷边角增强巷道风建筑遮挡效应建筑自身1.建筑室外风环境概述1.建筑室外风环境概述建筑室内通风-节能本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿城市中高大建筑的数量与日俱增，这些建筑将很大程度上，改变城市风环境分布。
高大密集的建筑群降低了城市的通风、净化能力，加剧了在低风速条件下城市的空气污染和热岛效应。
建筑风环境问题此外，在风速较大时，高大建筑周围会产生局部强风，影响行人室外活动的舒适与安全，甚至引发行人一系列的风环境问题，造成经济损失。
计算机数值模拟（Computational Fluid Dynamics: CFD ）是在计算机上对建筑物周围风流动所遵循的动力学方程进行数值求解，可以准确地模拟计算建筑内外的三维速度场、温度场，压力分布等可以，分析和评价建筑群的室外风环境现状，为建筑设计规划提供参考依据。
建筑风环境问题风环境模拟的意义风环境模拟的意义良好的建筑室外风环境，一方面可以保障建筑室内良好的自然通风，满足人员舒适度要去，另外一方面可以减少系统设备运行使用频率，实现建筑节能的目的。
1.建筑室外风环境概述1.建筑室外风环境概述感谢观看Thanks for watching主讲人：第七代师兄本教程由百度文库账号：a谷雨c燕，原创，任何侵权行为，将追究法律责任和经济赔偿风洞试验网格法CFD数值计算2.研究方法本课程采用CFD（计算流体力学）方法对风场进行求解。
室外风环境CFD模拟在小区规划建设中的应用
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本 文 利 用 ＰＨ０Ｅ Ｃ 软 件 分 析 南 方 某 住 宅 小 区 的 风 环 境 状 ＮＩ Ｓ 况 ， 达 到 为住 宅规 划 建 设 提 供 指 导 和 优 化 。 以
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３物理模型和计算 区域的确定 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为减 少 计 算 的 节 点 ， 快 计 算 收 敛 的速 度 ， 往 需 要对 实 际 建 加 往
筑 群 进 行 简 化 。 此 ， 计 算 中 往 往 忽 略 建 筑物 的微 小 凹 凸处 ， 因 在 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 大 。 过 分 地 增 但
环 境 科 学
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室 外风 环境 ＣＦＤ模 拟 在小 区规 划 建设 中的应 用
温 昕 字
（ 张家 口市建 筑设 计 院 北京 张家 口
０ ５ ００ ７０ ）
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表１ 标 准ｋ ￡ 型 中 的系数 一 模
Ｉ ４边界条件的处理
４． １来 流梯度 风 的设置 来 流 面 梯 度 风 的 选 取 由于 地表 摩擦 的 作 用 ， 近 地 表 的 风 速 接 随 着 离地 高 度 的 减 小 而 降低 。 有 离 地３ ０ ～５ ０ 只 ０ｍ ０ ｍ以上 的 地 方 ， 风 速 才 不 受 地表 的影 响 ， 以在 大 气梯 度的 作 用 下 自由流 动 。 可 来流 表２ 不 同地 形 的 ａ 值
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。
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
室外风环境模拟分析报告-某小区室外风环境CFD模拟分析报告(详细版)含软件操作过程
某小区项目室外风环境模拟分析报告（模板）项目名称：委托单位：咨询单位：设计单位负责人：审核人：编制人：报告日期：20XX-10-10目录1模拟概述 (1)1.1项目概况 (1)1.2风环境简述 (1)1.3参考依据 (3)1.4评价说明 (3)2技术路线 (4)2.1分析方法 (4)2.2湍流模型 (5)2.3几何模型 (7)2.4参数设置 (8)2.5气候状况 (10)3 模拟结果分析 (11)3.1夏季及过渡季 (11)3.2冬季 (15)4 结论 (19)1模拟概述1.1项目概况本工程位于XX市XX街道XX北路以东、新北路以北，地理位置优越，交通便利。
拟建10栋高层住宅、商业及配套用房，地下非机动车库及地下机动车库。
该地块总用地面积为20万m2，总建筑面积15万m2，计容面积2万m2，总建筑占地18万m2，容积率2.2，建筑密度30.3%，绿地率25.3%。
1.2风环境简述建筑群和高大建筑物会显著改变城市近地面层风场结构。
近地风的状况与建筑物的外形、尺寸、建筑物之间的相对位置以及周围地形地貌有着很复杂的关系。
在有较强来流时，建筑物周围某些地区会出现强风；如果这些强风区出现在建筑物入口、通道、露台等行人频繁活动的区域，则可能使行人感到不舒适、甚至带来伤害，形成恶劣的风环境问题。
在一般的气候条件下，他们直接影响着城市环境的小气候和环境的舒适性；一旦遇到大风，这种影响往往会变成灾害，使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、雨棚等受到破坏，威胁着室内外的安全。
建筑合理布局是改善室外行人区热舒适的关键；主要是避免在寒冷冬季室外行人区风速加速（西北风情况下），如风巷效应，同时在与西北风垂直方向最好增加裙房，加大底座尺寸，避免冲刷效应和边角效应等，如图2所示。
调查统计显示：在建筑周围行人区，若平均风速V>5 m/s的出现频率小于10 %，行人不会有什么抱怨（在10 %大风情况下建筑周围行人区风速小于5 m/s，即可认为建筑周围行人区是舒适的）；频率在10%～20%之间，抱怨将增多；频率大于20 %，则应采取补救措施以减小风速。
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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地面风速基本在 2 m / s 以下， 这样不容易吹起地面上的尘土， 有利 在换乘大楼东侧的公 于提升建筑群周围的空气质量 。与此同时， 路上具有较大风速， 其风速值达到 2． 4 m / s， 有利于公路上行驶汽 车尾气的排放。换乘大楼西侧及东侧空间上具有 2． 5 m 左右的 有利于换乘车辆的废气排放 。建筑物周围没有明显不利于 风速， 污染物扩散的涡旋。 图 2b） 给出距地面 7． 2 m 处的速度分布。 当夏季吹南风时， 购物中心， 酒店写字楼的西面具有较大风速， 其值达到 2． 5 m / s。 在此风速下， 如果能够结合合理的建筑开窗， 将有效的起到建筑 。 节能的作用 备班楼及换乘大楼可在南向和北向同时开窗， 从而 提到夏季自然通风的通风效率 。 与此同时， 换乘大 形成穿堂风， 楼及备班楼内的尾气会被南风带向东北方向， 不会流向购物中 心， 酒店写字楼所处区域。 这对购物中心， 酒店写字楼的空气质 量有利。 2 ） 冬季 2． 4 m / s（ NNW） 。
1
ห้องสมุดไป่ตู้
数值计算
根据对建筑室外风环境流场湍流特性的初步分析， 建立描述 ［3 ， 4 ］ 其气流 运 动 特 性 的 方 程 为 基 于 Boussinesq 假 设 基础上的 Reynolds 时均的包括连续性方程 、 动量方程、 能量方程、 状态方程 的控制方程组。为使方程的封闭， 湍流模型采用标准的 κ—ε 双 方程模型。其控制方程组如下： （ ρ） + div（ ρU） = div（ Γgrad） + S t （ 1）
2． 北京中外建建筑设计有限公司西北分公司， 陕西 西安 710055 ）
要： 针对某已设计建筑群， 运用数值模拟软件在夏季 、 冬季和全年三个典型工况下， 分别对其进行了室外风环境模拟， 主要根
据对速度场的分析， 评价目前设计方案下相关建筑周围的室外风环境质量， 并提出了优化建议。 关键词： 建筑群， 数值模拟， 室外风环境， 质量评价 中图分类号： TU834． 3 文献标识码： A 计算工况见表 1 。 流场分布特性，
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第 39 卷 第 4 期 2013 年2 月
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 4 Feb． 2013
文章编号： 1009-6825 （ 2013 ） 04-0110-02
某 建 筑 群 室 外 风 环 境 的 CFD 模 拟 与 评 价
刘少锋
摘
1
任
杰
2
（ 1． 中国市政工程西北设计研究院有限公司， 甘肃 兰州 730000 ；
其中， ρ 为密度； Γ 为广义扩散系数； S 为广义源项； U 为速度 矢量； 为通用因变量， 代表速度 u， 运动粘性系数 v， 湍流粘度 w， 温度 t， 湍流动能 k， 湍流动能耗散率 ε， 特征尺寸 l。 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， 网格的质量（ 长宽比、 斜度等） 满足计 算要求， 总网格数为 180 万个， 见图 1 。 根据当地的气象数据， 本数值报告模拟夏季、 冬季及全年最 大风速的风向下的 3 个典型工况下室外不同来流风速与风向下的
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
On central airconditioner at students’center and its heating design at Shanxi Medical University
WANG Yehui （ Shanxi Architectural Design and Research Academy，Taiyuan 030013 ，China） Abstract ： The paper introduces the design features for the airconditioners，the ventilation and the heating of the students’center at some medical university of Shanxi，mainly illustrates the design for the airconditioning ways，the smoke control，the automatic control of the airconditioners，the energysaving and the heating，and stresses on the importance for the energysaving in the heating and ventilation design and the one of the firefighting design． Key words： airconditioner，smoke control，heating，energysaving
模拟工况 工况 1 工况 2 工况 3
图1
表1
网格划分示意图
数值模拟工况
室外来流速度 / m·s － 1 2． 4 2． 4 1． 8
季节及风向 夏季（ S） 冬季（ NNW） 全年（ NW）
2
结果与讨论
1 ） 夏季 2． 4 m / s（ S） 。 图 2a） 给出地面处的速度分布 。 当夏季吹南风时， 本项目的
0
引言
建筑风环境与建筑物的外形 、 尺寸、 建筑物之间的相对位置
以及周围的地形地貌有着很复杂的关系 。 如果在城市规划和建 筑设计中忽略了风环境问题， 就有可能给城市环境带来不利影 ［1 ］ 建筑物周围某些地区会出现强风， 如果 响 。在有较强来流时， 这些强风区出现在建筑物入口 、 通道、 露台等行人频繁活动的区 域， 则可能使行人感到不舒适， 甚至带来伤害， 形成恶劣的风环境 问题。同时， 室外风环境深刻影响建筑室内风环境， 特别对建筑 应对建筑物 防风与自然通风有着决定性影响 。因此在设计阶段， 的室外风环境做出评价， 分析建筑之间位置关系对室外风环境的 影响。 “数值风洞 ” 由于 的计算结果比风洞模型实验更直观 、 更详 ［2 ］ 细， 数值分析方法在国际上已广泛采用 。本文采用数值模拟的 方法对室外风环境进行评价 。