不同容积率的城市住区风环境模拟比较
武汉城市住宅小区风环境计算机模拟分析
武汉城市住宅小区风环境计算机模拟分析钱义;尚涛;詹平【摘要】随着中国城市化快速增长,住宅小区风环境越发得到人们重视.对于夏热冬冷的武汉市,城市住宅小区冬季防风以及夏季自然通风显得尤其重要.通过Airpak3.0软件建立武汉未建小区模型,采用K-ε湍流物理模型求解住宅小区内风速及风压方法来研究建筑布局与风场的关系.研究表明,计算机数值模拟能准确模拟小区风流场,建筑布局和风向角对小区风环境影响较大.采用数值模拟方法,结合城市风玫瑰图进行合理建筑规划布局,可为武汉住宅小区建筑布局规划建设提供指导和优化.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】5页(P25-29)【关键词】住宅小区;风环境;计算机模拟;建筑布局【作者】钱义;尚涛;詹平【作者单位】武汉大学城市设计学院,湖北武汉430072;武汉大学城市设计学院,湖北武汉430072;武汉大学城市设计学院,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU17城市住宅小区作为城市不断扩大、人口日趋密集的现代人居环境形式，其相关环境状况优劣被越来越多的人所认识与关注。
住宅小区已不仅满足其居住功能，同时还应强调居住者健康舒适性以及环境质量的优越性。
在住宅区的各种环境中，和人们生活最为紧密的就是住宅小区风环境和热环境，良好的室外风环境对节约能源和创造健康舒适室内外生活具有重要意义：利用自然通风解决夏季或过渡季的热舒适性问题，取代或部分取代空调；适宜的冬季防风设计，防止冬季冷风带走住宅周围结构的热量以降低建筑能耗，实现住宅节能；良好的风环境设计不仅改善居住的舒适度，还可以提高居住环境的空气品质；通过创造适宜的小区风环境便于人们舒适室外活动和行走空间。
因此，为了营造健康舒适的居住区微气候环境，住宅小区风环境研究显得尤其重要[1]。
日本学者Azli Abd Razak[2]研究了建筑布局迎风面面积比例对行人风环境舒适度影响，研究推导出行人风速和建筑正面面积之比的函数。
住宅小区的风环境模拟及评价
住宅小区的风环境模拟及评价室外风环境模拟是绿色建筑认证模拟中的重要一项，国家的《绿色建筑评价标准》中对住宅的室外风环境有以下要求：其中4.1.13规定“住区风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风”和4.1.4规定“住区建筑布局保证室内外的日照环境、采光和通风的要求，满足现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB 50180中有关住宅建筑日照标准的要求“。
本文对某住宅小区的风环境进行模拟和评价。
1.项目概况本项目位于杭州市区，由四栋高层住宅组成。
建筑高度都是30m。
建筑模型根据住宅的实际尺寸建立。
并简化到对风环境影响很小的拐角、凸起等。
具体的几何模型如下：图1：住宅小区建筑的几何模型本次分析模型以住宅小区的所有建筑为依据，根据建筑图纸建立几何模型。
模拟计算区域的大小以不影响气流流动为准。
根据相关的规范和文献等资料，确定室外计算区域为250X250mX90m，模型中以Y轴正方向为正北方向。
网格如下图4和图5：图2 住宅小区的建筑模型网格2. 模拟设置2.1 计算参数设置⑴ 梯度风边界设置建筑物附近的风速可以按照大气边界层理论和地形条件来确定。
不同地形下的风速梯度也不一样，可以用以下的公式表示：n h h h V V )(00式中：V h —高度为h 处的风速，m/s ；V 0—基准高度h 0处的风速，m/s ，一般取10 m 处的风速；n —指数。
根据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2001，地面粗糙度可分为A 、B 、C 、D 四类：——A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，指数为0.12；——B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，指数为0.16；——C 类指有密集建筑群的城市市区，指数为0.22；——D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，指数为0.30；新加坡地毯科技园周边风环境模拟时设置n值为0.22⑵出口边界条件计算区域的出口为自由出口，压力设置为环境压力值⑶计算收敛判据CFD数值模拟代数方程的终止标准按连续性方程与动量方程残差为1.0 E-3以下，能量方程残差为1.0 E-6以下，收敛曲线如图6所示：图3 收敛曲线2.2 Case计算说明根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》统计的杭州地区气象数据设置3本次模拟主要为Case1，夏季工况，风向是SSW（南偏西22.5度），风速为2.6m/s。
武汉地区住宅小区风环境的数值模拟分析
95摘 要：风，作为城市气候环境的一个重要组成部分，它和热环境、声环境、光环境并列，是规划建筑环境设计的一项主要内容。
群体建筑的风环境研究是建筑学、城市规划、城市气候学和环境保护等学科领域共同探讨研究的课题之一。
本文结合武汉市实际情况，运用Airpak 软件的RNG k-ε湍流模型进行风环境的数值模拟，研究得出不同高度类型的住宅小区的风环境状况，从构建良好风环境的角度为住宅小区规划设计提供了一定的参考依据。
关键词：CFD；风环境；数值模拟Abstract：Wind, as one of the most importantelements of the urban climate environment, is the same important component as the thermal environment, acoustic environment and luminous environment in the environment design of urban planning and architecture. The study on wind environment of the building complex is the common issue to explore and research in architecture, urban planning, urban climatology and environmental protection. This study applies the RNG k-ε model of the software Airpak to do the numerical simulation of the wind environment combined with the actual situation in Wuhan, obtains the wind environment in the residential quarters with different high degrees, and conclude some useful recommendations for the planning of residential quarter with a nice wind environment.Keywords：CFD；wind environment；numerical simulation作者简介：王青，武汉大学城市设计学院硕士研究生；詹庆明，武汉大学城市设计学院教授，博士生导师。
围合式高层住区空间布局的风模拟比较与优化——以长沙为例
围合式高层住区空间布局的风模拟比较与优化——以长沙为例杨涛;焦胜;乐地【摘要】The wind environment simulation of the typical square-type high-rise residential areas in Changsha has been applied Fluent, a software that can convey a fluid simulation. By the end of the simulation, we summarize both the weaknesses and the advantages of the total plane of each residential area's airing conditions. During the simulation, we make some adjustments on example 1 and carry the second comparative simulation according to the airing potential and the optimized elements of the space placement in each residential area. Based on the result of the second simulation, we work out the better opening direction of the residential area, and thus carry the third comparative simulation with the example 2. As a result of the third simulation, we figure out the better space placement of the residential area, hoping that this survey can attribute references to the green design of Changsha's high-rise residential area.%运用流体模拟计算软件Fluent对长沙地区典型的围舍式高层住区实例进行风环境模拟,得出各住区总平面上通风现状中的优势与不足.根据围合式住区中各空间布局模式的通风潜力及可优化因素,首先从总平面开口方向着手调整实例一后进行二次对比模拟,验证得出较优化的住区开口方向,再从住区空间布局方面做实例二的比较模拟,得出较优化的空间布局方式,以期为长沙地区高层住区的绿色设计提供参考.【期刊名称】《华中建筑》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P81-83)【关键词】高层住区;围合式;风环境模拟;优化设计【作者】杨涛;焦胜;乐地【作者单位】湖南大学建筑学院 410082;湖南大学建筑学院 410082;湖南大学土木工程学院 410082【正文语种】中文【中图分类】TU834.5+7在人口增长与社会需求增加的压力推动下，城市住宅的高密度发展成为必然。
基于ENVI-met的高密度城市住区空间PM2.5分布模拟研究
摘 要：随着大气环境问题日趋严重，高密度城市住区空间空气质量逐渐成为人们最关心的问题。文章以合肥市区 40 个高 密度城市住区为研究对象，总结出 8 种不同布局形式的住区典型模块，通过实测并与计算机模拟相结合，对高密度城市住 区空间的 PM2.5 分布特征进行研究。结果表明：点式行列式布局最利于 PM2.5 扩散；上风口方向建造封闭式住宅建筑、增加 住宅建筑的横向宅间距可以有效减少 PM2.5 在住区内堆积；住区内部 PM2.5 质量浓度随着高度增加而逐渐降低。 关键词：高密度；城市住区空间；布局形式；PM2.5；ENVI-met Abstract: The air quality of high-density urban residential space has gradually become a significant concern with the increasing seriousness of air environment problems. The study takes 40 high-density urban residential areas in Hefei city as the research object and summarizes eight typical modules of residential areas with different layout forms. The PM2.5 distribution characteristics of highdensity urban residential areas are investigated using accurate measurements and computer simulations. The results show that: the dotted row layout is the most favorable for PM2.5 dispersion; the construction of enclosed residential buildings in the upwind direction and the increase of horizontal residential building spacing can effectively reduce PM2.5 accumulation in the residential area; the overall PM2.5 mass concentration inside the residential area gradually decreases with the increase of height. Keywords: high density; urban residential space; layout form; PM2.5; ENVI-met
试析高层住区风环境模拟
试析高层住区风环境模拟随着城市化建设的发展，城市中心城区不断扩张。
为了解决城市人口膨胀与用地紧缺给城市带来的问题，我国自上世纪90年代起兴起的高层建筑热至今，高层住区的建设已经发展到了高峰期。
在高层住区逐渐增多，建筑高度不断增加的同时，也带来也许多负面影响。
高层住区不利的风环境影响住区内居民生活的舒适性，而且干扰城市上空的整体风环境。
因此，如何在住区有限的容积率中，综合运用布局方式来考虑风环境就显得尤为重要。
1. 高层住区布局方式与风环境研究现状从现状来看，关于本研究课题的研究主要体现在两个方面：高层群体建筑与风环境的关系、建筑布局方式与风环境的关系，并且都有了一定量的积累。
如Tetsu等以风速比平均值作为定量评价对不同风向下建筑密度相同的22个低层、高层住区人行高度风环境进行研究。
马剑等对6栋相同建筑为基础，对组成的围合式、排列式等8种布局方式进行风环境评价。
王旭等研究建筑前后间距与左右间距对3×4行列式布局方式风环境的影响规律。
龚晨等设计了76组模型研究风向角和建筑尺寸对四种布局方式风环境的影响。
在对这些研究现状进行简要归纳后，不足之处可概括为研究表面化和简单化。
针对以上两点问题，提出本文的研究方法。
首先，总结五种常见布局方式，再运用PHOENICS软件模拟的方法，对建立的典型高层住区的几何模型进行模拟分析。
最后以新版《绿色建筑评价标准》中对室外风环境的评价标准为主要依据，对模拟结果进行量化分析。
2. 高层住区风环境模拟：2.1物理模型的建立通过对天津高层住区的调研和分析后，简化风环境几何模型，得出本文研究的5种布局方式。
在综合考虑容积率、布局方式、防火间距等控制因素下，建立了典型高层住区几何模型。
各种布局方式的基底均为5公顷，在250m×200m的范围内，建立12栋长×宽×高均36m×12m×60m住宅，层高为3m，共20层。
模型详细参数见下表。
居住区排列方式风环境模拟
四种常见居住区建筑排布方式的风环境模拟实验报告常州工学院土木建筑工程学院建筑系2013年05月28日几种常见居住区建筑排布方式的风环境模拟实验报告目录指导教师：刘娜娜组员：毛敏、王倩岚、王青青摘要 关键词 ......................................................................021.实验说明 ..........................................................................03 1.1实验目的1.2达成目标1.3实验意义1.4技术路线1.5实验器材1.6实验步骤2.实验依据 (04)3.分析原理 (05)3.1 CFD3.2数学模型4.CFD 模型及初始边界条件 (06)4.1物理模型4.2计算区域4.3参数设置4.4风速与风级的等量关系及表现形式5.模拟结果 (11)5.1工况15.2工况26.总结 (22)附录 (23)附录Ⅰ室外风压云图 (23)附录Ⅱ建筑表面风压云图 (27)附录Ⅲ大寒日全天日照时间 (31)参考文献 (33)几种常见居住区建筑排布方式的风环境模拟实验报告居住区、CFD、室外风环境Residential AreaComputational Fluid DynamicsOutdoor Wind Environment为了了解分析不同布置方式下住宅区的室外风环境的情况，在同一地块基地上构建了几种常见的住宅区布置方式，并在假设的理想化状态下利用CFD 软件模拟小区内风环境，作出评估。
In order to understand and analyze the different arrangement of the outdoor wind environment under the residential situation, built on the same land base for several common residential arrangement and assuming idealized state district by CFD software to simulate the wind environment, assessed.【摘要】【关键词】[Abstract][Key Words]1.实验说明1.1实验目的在常州的一块居住区规划地块（以马桥公路西南侧地块为例）上将居民住宅区尝试进行不同形式的排布，在满足日照条件的基础上进行风环境分析，了解在那块地形上不同排布方式所产生风环境的情况给建筑的排布方式提供指导性建议。
西安某住宅小区风环境数值模拟分析
关 键词 ： 风环境 ； 紊流 ； 数值模拟 ； 建筑布局
中图分类号 ： Ｔ Ｕ １ １ ９ 文献 标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ９ ３ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３— ２ １ ９— ０ ４
０ 引 言
城 市 建 筑 风 环境 与人 们 的 日常 生 活息 息 相 关 ，
安全 。
４ ． Ｏ ￣ Ｃ， 夏季通 风 室外 计 算 温度 ３ ０ ． ７ ｏ 【 ＝ ； 夏 季 通 风
室外 相 对 湿 度 ５ ４ ％； 冬季室外平 均风速 ０ ． ９ ｍ ／ ｓ ，
冬季最多风 向为 Ｅ Ｎ Ｅ ， 冬季最 多风 向频率为 ２ ８ ％，
冬季 最多 风 向平 均 风 速 为 １ ． ７ ｍ ／ ｓ ； 夏 季 室 外 平 均 风速 为 １ ． ６ ｍ ／ ｓ 。夏 季 风 向为 Ｎ Ｅ， 夏季 风 向频 率 为 １ ８ ％； 冬季 室外 大 气 压 力 ９ ８ ． １ ０ ｋ Ｐ ａ ， 夏 季 室 外 大 气 压力 ９ ５ ７ ． １ ｋ Ｐ ａ ， 极 端 最 低 温 度 一１ ６ ． ０ ￣ Ｃ， 极 端 最 高
小 区 风环 境 不仅 关 系到 行人 的安 全 和舒 适 ， 而 且涉 及绿 色建 筑 与节 能 、 空 气污 染物 的扩 散 、 空 气 的
自净化等 问题 ， 《 绿色建筑评价标准》 （ 以下简称《 标 准》 ） 对住宅建筑风环境提 出了一 系列要求 ， 小区建
筑群 体 的局部 风环 境 宜达 到下述 要求 ：
风速与开 阔地面同高度风速之 比） 小于 ２ ；
３ ） 避 免 通 风 不 畅 形 成 无 风 区 或 涡旋 区 对 室 外 散热 和污 染物 扩散 的不 利 ； ４ ） 夏季 、 过 渡季 建筑 前后 压差 大 于 １ ． ５ Ｐ ａ ；
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摘要:快速的城市化，居民环境意识的提高，人们越来越关注影响自身生活质量的小区室外环境;而小区的室外风环境是小区环境的重要组成部分。
从目前对住区风环境的研究成果和要素来看，更多的研究只单纯从风环境模拟技术的角度，又或是单一地从风环境影响要素进行研究，系统性不够。
因此，探索不同布局形式下住宅小区容积率与其风环境的关系，是住区环境研究的重要方向。
从实验成本、成果周期、表现方法、应用程度等方面综合考量，选用计算机数值模拟方法进行研究。
依据前人的研究成果，将城市住宅小区分为4种典型的布局模式:错列式、行列式、围合式、点群式;通过实地调研收集众多赣州中心城区住宅小区的平面图、容积率、建筑密度、户型等基础资料后，综合考虑日照间距、防火间距和卫生距离等要求，结合各布局模式的空间特点，抽象归纳总结得到4种建筑高度下4种典型布局的16种接近极限的容积率住宅小区理想化空间布局模式，作为模拟研究的实验模型。
依据赣州市区的气象数据，来设置模拟的具体环境参数，借助CFD数值模拟技术手段进行模拟研究;以小区人行高度处的风速、风速频率作为评价标准，得到各住宅小区的风环境数据;通过对模拟数据的统计和分析，总结得出容积率与小区室外风环境的定量和定性关系，发现小区的平均风速与建筑容积率、建筑密度存在抛物线性关系，小区的最大风速与建筑容积率、建筑密度存在线性正相关，小区最大风速都与建筑高度呈线性正相关;进而对不同容积率的城市住宅的风环境进行评价，得到一个不同布局形式下不同容积率的风环境评价表，供规划设计人员参考选用。
在规划建设中给出住宅容积率
和空间布局的具体策略及建议，以便在住宅小区设计的初级阶段，就做好小区方案的风环境评价分析，及时发现对风环境的不利因素，进而修改规划设计，以改善住宅小区的室外通风环境。
关键词:住宅小区;容积率;布局形式;赣州市;风环境；环境论文发表
1城市住宅容积率的风环境模拟研究现状目前对住区风环境的研究，已取得一定的成果。
哈尔滨工业大学的李云平研究了冬季风影响下，寒地不同平面组合形式高层住宅小区的风环境状况，得到一些定性和定量的影响规律[1]。
湖南大学的杨涛通过对夏热冬冷地区住宅小区空间布局模式和要素的分析，得到各高层住宅小区空间布局模式的风环境适应性设计策略[2]。
华南理工大学的张卓鹏以广州市围合式住宅小区组团作为研究对象，结合现状实测和计算机数值模拟手段，研究得到了室内风压通风能力和组团规划设计参数之间的数量关系[3]。
张磊、黄欣等人针对绿色住宅小区建筑布局的风环境设计，提出针对季风导向住宅小区的风环境优化策略[4]。
从目前的研究成果来看，更多的研究只单纯地从风环境模拟技术的角度出发，系统性不够，研究成果还停留在定性的结论阶段;从研究要素来看，众多的研究还是从单一的风环境影响要素进行研究。
从住区容积率的研究成果来看，容积率的确定方法还不够系统和科学，未就风环境与住区容积率的关系做相应的考量[5]。
1.1城市住宅容积率与住区风环境之间的关系
城市的住宅容积率和住区的布局和住宅的层数(高度)密切相关，。