建筑室外风环境模拟分析
十七中室外风环境模拟分析实施报告
室外风环境模拟分析报告北京市第十七中学分校改扩建工程建筑专业主持人：（设计总负责人）_____________________________审定人：______________________________校审人：________________________________计算人：________________________________北京中帝恒成建筑设计有限公司2016年02月18日1建筑概况 ....................................................................................... 2..2评价依据 ....................................................................................... 2..3•分析方法....................................................................................... 2..3.1原理概述 (2)3.2模拟软件 (3)3.3计算原理 (3)3.4模型设置 (5)3.5参数设置 (5)4评价标准 ....................................................................................... 6..5模拟结果和分析 ................................................................................ 6..5.1风环境模拟模型 (6)5.2工况1 （冬季平均风速工况） (7)5.3工况2 （夏季平均风速工况） (9)5.4工况3 （过渡季平均风速工况） .............................................................. .10 ........6结论 ........................................................................................... 1.1.1建筑概况工程名称北京市第十七中学分校改扩建工程工程地点:北京市朝阳区第十七中学百子湾校区内气候子区寒冷建筑面积地上5861.93 m2地下3321.8 m2建筑层数地上5 地下2建筑高度地上18.0m 地下8.4m北向角度0 °2评价依据1. 北京市《绿色建筑评价标准》DB1仃825-20112. 《民用建筑设计通则》GB 50352 —20053. 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736 —20124. 《实用供热空调设计手册》3分析方法3.1 原理概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。
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。
室外风环境模拟中的建模参数分析
其余分析按照相同方法，直接给出计算结果。计算区域出流 方向距离目标建筑为4 H时模拟结果及测点布置图如图1所 /Jxo
1计算区域确定
建筑室外风环境模拟计算区域的大小与模拟结果的准确 性密切相关，模拟区域小，流场会失真，但一味增大计算区 域，会使网格数增多，增加计算量和成本。因此，在实际的 工作中，合理确定计算区域的大小不仅能减少工作人员的计 算量，还能提高整个模拟过程的经济性。
首先，对只有目标建筑时的室外风场进行模拟，同时为 了更好定量分析周围建筑对目标建筑周围风速场的影响，选
取为4"。 综上所述，计算区域入口边界距目标建筑距离应满足4
H,侧边边界满足3 H,顶部边界满足A H＞出流边界满足6 H,其中H为目标建筑高度。
2周围建筑物对目标建筑的影响
当目标建筑周围存在其他建筑群时，目标建筑所在区域 的风环境会有所改变，这种改变往往会对目标建筑区域造成 不利的影响。因此，如果在城市规划和建筑设计中忽略了新 建建筑周边建筑对风环境的影响，很有可能会得到不一致的 分析结论。例如，高层建筑的建成或者建筑群排列不当会导 致人行高度处的风环境恶化，使行人感到不舒适，甚至会危 害到行人的安全。
Uw——计算区域出流边界与目标建筑距离为5片时， 目标建筑周围5m处某测点的平均风速。
通过计算比较可知，当Cy<5%时，可以认为选择
037 绿色建筑
2019年第3期
总筑节能 Energy Saving in Building
前者作为合理的计算区域，已经满足工程需要。 在此针对选取的某工程实例对比分析测点2在不同边界
同理，对入口边界、侧面边界、顶部边界的数据分析见 表2至表4所示。
表2不同入口边界距离的分析结果
入口边界
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。
两种建筑群室外风环境数值模拟分析
2. 建筑群B摘要：本研究分析了两种建筑群室外风环境数值模拟。
采用 COMSOL Multiphysics 软件进行模拟，对两种建筑群在不同季节、不同风速条件下 的风速、风向、风压进行了数值模拟。
通过对模拟结果的分析，得出了 两种建筑群的风环境特点和优缺点，并提出了相应的改进方案。
本研究 对于提高建筑群室外风环境的舒适性和安全性具有一定的理论和实际意 义。
关键词：建筑群、室外风环境、数值模拟、 COMSOL Multiphysics 引言：建筑群是指几幢以上建筑物按一定布局分布在一定范围内的建筑群 体，是人类生产、生活、劳动的重要场所。
建筑群室外风环境直接影响 建筑物的使用寿命、建筑功能发挥以及人类健康和舒适性。
因此，对于 建筑群室外风环境的研究具有十分重要的意义。
在本研究中， 我们选取了两种不同类型的建筑群进行数值模拟分析。
本文将给出这两种建筑群的情况介绍、数值模拟分析过程、结果分析和 改进措施。
一、建筑群情况介绍1. 建筑群 A建筑群 A 位于城市中心，由两栋高层住宅和一栋商业综合楼组成， 总建筑面积为 6.3 万平方米。
其中，高层住宅分别为 18 层和 22 层，商 业综合楼为 5 层，建筑风格现代简洁。
建筑群B 位于城市郊区，由一栋大型综合型医院和两栋高层写字楼组成，总建筑面积为8.6 万平方米。
其中，医院为一座重点建设工程，占地面积较大，高层写字楼分别为25 层和22 层，建筑风格简约大气。
二、数值模拟分析过程本研究采用COMSOL Multiphysics 软件进行数值模拟分析。
在模拟过程中，我们选取了两种典型的季节，分别为夏季和冬季。
在每个季节中，模拟了不同风速下的风场分布，包括风速、风向和风压等参数。
在模拟过程中，我们采用了三维封闭模型，并设置了不同类型的边界条件和区域物性参数等信息。
三、结果分析在模拟过程中，我们得到了建筑群A 和建筑群B 在不同季节和不同风速下的风环境分布情况。
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。
绿色建筑背景下建筑室外声环境模拟分析
绿色建筑背景下建筑室外声环境模拟分析在当今社会，绿色建筑的理念日益深入人心。
随着人们对生活品质要求的不断提高，建筑室外声环境作为影响居住舒适度的重要因素之一，受到了越来越多的关注。
为了打造更加宜人、宁静的居住和工作环境，对建筑室外声环境进行模拟分析显得尤为重要。
绿色建筑强调的是在建筑的全生命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间。
而良好的声环境不仅有助于提高人们的生活质量，还对人们的身心健康有着积极的影响。
在喧嚣的城市中，交通噪声、工业噪声以及社会生活噪声等常常给人们带来困扰，因此，在绿色建筑的设计和规划中，合理控制和优化室外声环境成为了一项关键任务。
建筑室外声环境模拟分析是通过运用专业的声学软件和模型，对建筑周边的声音传播和分布情况进行预测和评估。
在进行模拟分析之前，需要收集大量的相关数据，包括建筑的地理位置、周边的地形地貌、道路分布、声源的类型和强度等。
这些数据的准确性和完整性直接影响着模拟分析结果的可靠性。
例如，在一个靠近主干道的住宅小区项目中，首先要了解主干道上的交通流量、车辆类型以及行驶速度等信息，以此来确定交通噪声的源强。
同时，还需要考虑小区周边是否有工厂、商场等可能产生噪声的场所。
对于地形地貌，如山丘、河流等，也会对声音的传播产生影响。
比如，山丘可能会阻挡声音的传播，而河流表面的反射可能会改变声音的传播方向和强度。
在模拟分析过程中，通常会采用一些常见的声学模型和算法。
以几何声学模型为例，它基于光线追踪的原理，通过计算声音在空间中的传播路径和反射、折射等现象，来预测不同位置的声压级。
此外，还有波动声学模型，它能够更准确地模拟高频声音的传播，但计算量相对较大，适用于对声学要求较高的复杂场景。
在模拟分析完成后，得到的结果通常以声压级分布云图、等值线图等形式呈现。
通过这些可视化的结果，可以直观地了解建筑室外各个区域的噪声水平。
例如，在声压级分布云图中，颜色越深的区域表示噪声水平越高，从而能够快速定位噪声超标的区域。
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。
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7.7 FLAIR Tutorial 7： Flow over Big Ben
这案例是模拟空气流过钟楼的流场，本案例主要介绍在FLAIR VR-Editor中导入stl格式文档的具体方法。
案例模拟的钟楼的大小为长6米，宽6米，高约30米，计算区域的大小设置为长100米，宽100米，高50米（如下图所示）。
本案例介绍WIND的使用方法。
7.7.1 建立模型
7.7.1.1 默认模式下启动FLAIR模块
•单击桌面PHOENICS-VR图标；
•单击File按钮，然后选择'Start new case'，然后单击FLAIR，再点OK。
FLAIR VR-Environment就会出现在屏幕上，显示的默认域尺寸为10 mx10mx3m。
7.7.1.2 重新定义Domain的尺寸
•通过控制面板将大小更改为X方向为100m，Y方向上为100m，Z方向上为50m。
•单击movement面板上的按钮，然后再单击"Fit to window"。
7.7.2 在计算域中添加object
A. 添加钟楼模型
钟楼模型可以通过STL文件来获得，接下来将教我们如何使用'Object management'对话框导入STL文件。
•在'Object management'对话框中，单击'Object' 在下拉菜单中选择'New' (New Object) 选项来激活'Object specification' 对话框。
•将object的name更改为'BIGBEN'。
•单击'Place' 按钮然后设置object的'Position'为：
X：40.0 m
Y：40.0 m
Z：0.0 m
•单击'Shape'按钮，激活'Shape'对话框，界面如下图所示
•单击Import CAD geometry from 'STL File' ，会弹出'Open file'的对话框，显示的是在工作目录下的STL文件。
•bigben.stl文件在/phoenics/d_intfac/d_cadpho/d_stl（如下图）
•找到Bigben文件然后单击'Open'按钮，会弹出如下图的'Import STL data'的对话框
•单击'OK'会弹出如下图的'Geometry Import'的对话框
•单击'Take size from Geometry file'后的按钮使得使其处在激活状态.此此操作会使'CAD X Y Z’和VR的坐标对接.这个案例中，模型的的垂直方向是沿Y方向的，应将它和VR中的坐标Z方向对应，所以我们将'CAD X Y Z’和VR 'Y Z X'对应。
•单击'OK'将导入的STL文件转化为VR data文件，bigben.dat
•单击'Size'，将物体的'Size'设为：
X：6.0 m
Y：6.0 m
Z：30.0 m
•单击'OK' 将关闭'Object specification' 对话框.
B. 创建wind边界
•'Object management'对话框中，单击'Object' 在下拉菜单中选择'New' (New Object) 选项来激活'Object specification'对话框
•将objec t的name更改为'wind'
•单击'General'，在'Type'的菜单中选择'Wind'，wind边界就会将这个计算域包裹，不需要设置大小和位置
•单击'Attributes'按钮，reference height设为10m，wind speed设为3.0m/s，wind 方向设置为west，指数分布（power law）
•单击Include open sky后的按钮变为yes如下图所示
•单击Store Wind Amplification Factor(WAMP)后的按钮变为Yes，Reference heigh 设置1.5m，此操作是将风速放大系数输出。
7.7.3 激活物理模型
A. Main Menu面板
•单击'Main Menu'按钮，将弹出'Main Menu'的首页。
•将'Title'名更改为'Flow over Big Ben'。
•单击'Models' 将跳到Model menu 页面。
•单击'Temperature' 按钮，将energy equation后的按钮变为'OFF' （如下图所示）
B. 激活K-E湍流模型
•单击'Turbulence models' 按钮，会弹出可供选择的湍流模型的列表，选择'KEMODL' 模型。
•单击'OK'。
•单击'Top menu'。
C. 设置网格数和求解参数
•单击'Geometry'. 在'Geometry'界面中单击'X-Auto'会转变为'X-Manual'。
对Y和Z 方向的网格进行调整。
•设置the number of cells：
X-direction为70 cells
Y-direction为70 cells
Z-direction为28 cells
•设置region 2在X direction上的'Cell in region '设为10。
•设置region 2在Y direction 上的'Cell in region'设为10。
•单击'Apply' 保存这些设置，单击'OK' 关闭网格设置。
•单击'Top menu'回到Main Menu首页。
•单击'Initialisation'按钮。
•设置U1 上的FIINIT value 为1.0 。
•单击'Top menu'按钮。
•单击Main menu界面上的'Numerics'设置'Total number of iterations'为1000 。
•单击'Output' 按钮，设置监测点的位置为(32，22，8)。
•单击'Top menu'再单击'OK' 关闭main menu界面。
7.7.4 启动求解器
•单击 Run ，单击'Solver'，然后单击'OK' 确定启动求解计算.当求解器运行时，屏幕上会显示两个曲线图案，左边曲线图为监测点的变量数据，左边曲线图为残差曲线图。
•迭代要结束时，监视器的显示如下图。
7.7.5 结果的查看
•单击'Run' 按钮，再单击'Post processor'，然后单击'GUI Post processor (VR Viewer)'。
•当'File names'对话框弹出，单击'OK'读入当前计算结果的文件。
•单击'V' (Select velocity)按钮单击'Contour toggle' button . 将看到速度的标量图（如下图）。
•单击'Contour toggle' 按钮，清除以前的速度标量图。
•单击'P' （Select pressure）按钮。
•在控制面板上右击（Object management）按钮。
•使得BLOCKAGE 显示出来单击Hide/Show/Paint对话框。
•单击'OK' 。
建筑表面压力图显示如下：
7.7.6 保存文件
•计算完后，通过单击'File - Save working files'保存为是新的文件，Q1文件和相关文件被永久保存。