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。另外，行人在风速分布不均区域活动时，若在小于2 m的距离内平均风速变化达70%，即从低风速区突然进入高风速区，人对风的适应能力将大减。表1是室外不同风速对人们活动的影响情况判别表。

图3室外空气流动与建筑之间所产生的效用示意图

因此在设计阶段，应对建筑物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。

同时，室外风环境深刻影响建筑室内风环境，特别对建筑防风与自然通风有着决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气流渗透，降低采暖能耗，而夏季与过渡季节的自然通风则能降低建筑空调能耗。自然通风主要有以下3种作用：舒适通风、降温通风、健康通风。通过通风增加人的舒适度，从而提高人体热舒适感觉；通过建筑周围气流将建筑周边以及房间里的热量散发到空气中去；同时通过通风，为室内提供新鲜空气，降低室内二氧化碳浓度。

建筑室外风环境模拟分析，主要考虑室外风场以及室外风环境对室内环境影响两方面内容。

1.3参考依据

地块项目室外风环境模拟主要参考资料为：

《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014

《江苏省绿色建筑设计标准》DGJ32/T173-2014

《民用建筑设计通则》GB 50352-2005

《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T229-2010

《中国建筑热环境分析专用气象数据集》中国气象局气息信息中心资料室、清华大学建筑技术科学系著北京：中国建筑工业出版社，2005 ISBN7-112-07274-3

委托方提供的项目总平面图、建筑设计图纸等图纸资料

委托方提供的其他相关资料

1.4评价说明

《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014第4.2.6条针对建筑室外风环境状况提出了明确的要求：

4.2.6 场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风，评价总分

值为6分，并按下列规则分别评分并累计：

1在冬季典型风速和风向条件下，按下列规则分别评分并累计：

1）建筑物周围人行区风速小于5m/s，且室外风速放大系数小于2，得2分；

2）除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不大于5Pa，得1分；

2 过渡季、夏季典型风速和风向条件下，按下列规则分别评分并累计：

1）场地内人活动区不出现涡旋或无风区，得2分；

2）50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa，的1分。

条文达标判断条件为：冬季以建筑物周围人行区1.5 m处实测风速低于5 m/s 判定为达标；夏季场地内人活动区不出现涡旋或无风区，50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa。

地块项目工程位于江苏省如皋市，属于夏热冬冷地区。本报告对项目内参评建筑周边风环境状况的评价主要从室外风场分布情况及室外风环境对室内环境影响两方面内容通过流场、风速、风压三个因素进行分析。评价内容如下：

1)冬季典型风速、风向条件下，建筑物周围人行区距地 1.5m高处，风速

V<5m/s；且室外风速放大系数小于2；

2)除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不超过5Pa；

3)过渡季、夏季典型风速和风向条件下，场地内人员活动区不出现涡流或无

风区；50%以上建筑的可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa。

2技术路线

本报告主要对地块项目室外风场分布状况及其对室内自然通风的影响进行分析，验证其是否满足《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014第4.2.6条“场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风。”

2.1分析方法

建筑物室外风环境的评价方法，目前有风洞试验、网络法及数值计算方法。

风洞试验是当前建筑室外风环境及风工程领域使用的主要方法，它是通过制作实际建筑物的缩尺模型在大气边界层风洞中进行的，通过必要的手段产生类似于实际建筑周围的风场，然后通过布置在模型表面及其周围的试验仪器测量风速、

风压等相关数据，当前研究内容已经涵盖了建筑物在不同地貌下以及各种体型的高层建筑的风压风速分布研究以及不同高度比和相对位置的变化所产生的相互干扰影响。但是风洞试验也存在着诸如模型制作费时费力，试验周期较长，难以同时研究不同的建筑设计方案等缺点，而且缩小尺寸的试验模型并不总是能反映全比例结构的各方面特征，另外，在测点布置、同步测压等一系列问题上也有很多不足有待解决。

网络法是从宏观角度对自然通风进行分析，主要用于自然通风建筑设计初期的风量预测。它利用质量、能量守恒等方程计算风压和热压作用下的自然通风量。但由于网络法不考虑房间内部的空气流动形态对自然通风效果的影响，所以无法给出房间内部的空气详细流动情况分析。

近年来随着计算机技术的飞速发展，数值计算已成为评价方法的主流。而通风过程的数值模拟研究主要有节点法、数学模型法和计算流体力学法。计算流体力学（CFD ）法因其快速简便、准确有效、成本较低等优点在越来越多的在工程问题得到使用，并逐渐成为有效的处理工程问题的手段，受到广泛认可。

CFD 模拟是从微观角度，针对某一区域或房间，利用质量、能量及动量守恒等基本方程对流场模型进行求解，分析其空气流动状况。采用CFD 对自然通风模拟，主要用于自然通风风场布局优化和室内流场分析，以及对象中庭这类高大空间的流场模拟，通过CFD 提供的直观详细的信息，便于设计者对特定的房间或区域进行通风策略调整，使之更有效的实现自然通风。

本报告采用计算流体力学（CFD ）模拟技术对地块项目周边风环境进行模拟，报告中综合考虑流场、风速、风压三个因素，对该项目周边的风环境状况进行分析评价，并进一步为其室内自然通风适用性及舒适性分析提供参考数据。

2.2湍流模型

模拟中采用标准k-ε模型求解项目周边的风环境状况，涉及到的控制方程主要包括：连续性方程、动量方程、能量方程，可以写成如下通用形式：

()()

()S grad div div t

+Γ=+??φφρρφφ

该式中的φ可以是速度、湍流动能、湍流耗散率以及温度等。针对不同的方程，其具体表现形式如表2所示。

表 2 计算流体力学的控制方程

表2中的常数如下：

2

S G t k μ=， ij ij S S S 2=， ???

? ????+

??=j

i

i j ij x u x u S 21， y T g G T t T B ??=σμβ， ερμμ2k C t =，

0845.0=μC ， 42.11=εC ， 68.12=εC ， 2

2

3tanh

w

u v C +=ε， 85.0=T σ，

7.0=C σ，

εαα=k 由

eff

μμ

αααα=

++--3679

.006321

.003929

.23929.23929

.13929

.1计算 其中 0.10=α。如果 eff μμ<<，则 393.1≈=εααk

()()

k C R 2

3

031/1εβηηηρημε?+-=， 其中 εη/Sk =， 38.40=η， 012.0=β

2.3几何模型

本报告根据委托方提供的建筑总平面图，以及其他相关资料建立，地块项目