基于混合双参数Weibull分布的冬夏两季香港地区某地的行人风环境舒适度分析

城市的密集建筑会影响周边区域风环境,甚至产生行人风环境问题。研究了香港地区气象条件,对比了双参数Weibull分布和混合双参数Weibull分布,结果表明混合双参数Weibull分布更加适合香港地区的气象数据;根据夏季以及冬季不同的情况,分析了夏季与冬季的行人风环境。在夏季,一号和二号建筑之间的空地有不舒适的区域,在冬季,行人风环境舒适度整体较好。

截面旋转及朝向对建筑周边行人风环境的影响

基于风洞试验和风环境评估理论对方形、矩形、椭圆形等基本形体及其相应截面旋转形体的超高层建筑周边行人风环境进行研究,分析了不同朝向及不同旋转角度下建筑周边行人风环境的舒适性和安全性。结果表明:朝向变化对方形截面建筑行人风环境影响较小,对矩形及椭圆形等双轴不等长截面建筑影响较大,将短边垂直于主导风向可以显著改善建筑周边行人风环境;截面旋转改变了朝向变化对建筑行人风环境的影响规律,旋转建筑与基本截面建筑的行人风环境分布随朝向的增加呈现相反的变化趋势;截面旋转不利于方形截面建筑周边行人风环境分布;对于矩形和椭圆形截面建筑,截面旋转可以减小朝向的变化对行人风环境的影响。研究成果探明了截面旋转角度及朝向变化对基本形体超高层建筑周边行人风环境的影响规律。

北京某商业中心行人风环境的风洞试验研究

采用风洞试验方法,对北京某商业中心行人风环境进行研究,通过对行人活动区域测点风速的统计分析,得到该区域16个风向角下的行人高度风速分布。结合气象资料,利用针对不同行人活动类型的大概率发生事件的行人风环境评估标准,对该商业中心的风环境品质进行定量评估,并对可能造成行人不舒适或危险的区域提出改善建议。

高层建筑周围行人风环境数值模拟(英文)

采用基于k-ε湍流闭合方法的数值模式对高层建筑周围行人风场进行模拟,与风洞实验结果吻合。数值模式能够在每一个计算格点和每一个时间段提供流场的详细信息,因而,在准确评价行人风环境或者其他风环境问题上比风洞实验更具优势。随着计算技术的提高,数值模拟已变得更为快速经济,并成为研究城市风环境的有效手段。

高层建筑底部区域行人风环境试验研究

对单个方形截面高层建筑底部区域12m范围内的行人高度风环境进行试验研究。研究了不同风向角下加速比、平均风速比等参数的分布与变化规律,并以广州为例,利用Lawson风环境评价准则对该区域处于强风下的风环境进行了评价。结果表明各风向角下的最大加速比大致相等,约为1.9,且均出现在建筑背风面角隅位置。平均风速比大于0.75的区域也出现在建筑背风面角隅,此处易引起行人风环境不适。建筑周围12m范围内风环境不适的区域面积在与墙面正交风向时达到最大,应重点关注下洗(Downwash)效应造成行人高度处风速增大的影响;在斜风向20°~70°范围内通风不利的区域面积较大,对空气污染物扩散不利。建筑迎风面和背风面角隅位置出现最大等效阵风风速,应当对建筑角隅区域行人活动加以限制或提醒。

某中央商务区行人风环境初步评估

采用数值模拟方法,对某中央商务区高度简化建筑群的风环境进行了计算,在此基础上,结合附近自动气象站的风速观测数据,对该区域的行人风环境进行了初步评估。数值模拟方法采用了修正的壁面函数,保证了建筑群所处的未受干扰的风场参数和来流边界条件一致。行人风环境评估结果表明:在重点关注的3栋超高层建筑中间,当盛行东南风时,行人的某些活动受到影响,即该项活动不满足本文选定的行人风环境评价标准。

某摩天大楼室外平台行人风环境数值研究

由于风洞阻塞率的限制和室外平台上测点的布置要求,某千米级摩天大楼的风环境试验只能采用节段模型,因此如何将试验数据用于实际大楼室外平台的行人风环境评估是一个需要解决的关键问题。为解决这一问题,该文在对CFD数值模拟方法的可行性进行验证的基础上,采用该方法研究了摩天大楼整体模型与节段模型的行人风环境特性,比较了不同挡风板措施的影响;利用统计学中的四分位法确定了整体模型的最不利风环境平台为平台4;最后,将整体模型平台4与节段模型平台2的CFD结果进行比较,确定了由节段模型向整体模型转换的风速调整系数,从而建立了由节段模型风环境试验数据向实际大楼行人高度风速转换的纽带,为后续的行人"风舒适性"与"风安全性"评估奠定基础。

考虑下垫面复杂性的行人风环境评估

为解决城市下垫面给风环境评估带来的困难,建立地形-建筑物耦合模型进行风洞试验,研究某桥址区风环境变化规律;采用三参数Weibull分布对实际下垫面影响下气象数据进行拟合;结合拟合参数和试验风速比得到桥面行人舒适度超越阈值概率.结果表明:桥址区风速受山体的阻挡作用而减小,同时桥址区风速受城市建筑拖曳作用和街道风加速效应明显;结合三参数Weibull分布拟合得到的参数,桥面两端行人舒适度较高,同时桥面跨中位置处受街道风影响较大,易产生行人不舒适感.

深圳大运体育中心行人风环境的大涡模拟

建筑群附近风环境的品质,直接影响地面行人的舒适与安全。以深圳大运体育中心主要建筑为工程对象,采用一种新的湍流脉动流场生成方法(discretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)模拟风场的实际湍流边界条件,基于数值模拟计算软件Fluent,对深圳大运会体育场馆为中心10 km范围内的山体和主要建筑物进行全尺寸大涡模拟计算,得到各风向角下体育中心速度场分布。结合当地气象资料,采用超越阈值概率法对体育场馆周围场地行人风环境进行预测与评估,并对风环境较差地区的成因进行分析并提供改良建议。结果表明:该研究方法可以较准确地预测出建筑群周围风环境分布,并为类似体育场馆设计的合理性以及行人风环境的研究与优化提供有价值的参考。

高层建筑形状及布局对城市街区行人风环境影响研究

基于风洞试验和计算流体动力学方法(Computational Fluids Dynamics,CFD)研究高层建筑形状及布局对城市街区行人风环境的影响.采用最大风速比和归一化加速面积比,定量研究五种高层建筑形状及四类建筑布局对城市街区行人风环境的影响,确定全风向下的最优建筑形状以及布局,结合CFD数值模拟获得的全域流场信息,揭示建筑形状和布局对于城市街区行人风环境的影响机理.结果表明:在保持建筑高度和街区容积率一致的情况下,高层建筑群周边最大风速比不会随着建筑形状和建筑布局的改变而发生明显变化.但建筑形状和建筑布局会改变建筑群周边高风速区域的面积大小,全风向下的最优建筑形状和布局分别是Y字形和错列式布局,而最不利形状和布局分别是H字形和围合式布局.不同布局下的方形、H字形及X字形高层建筑群的最不利风向均位于斜风向,而十字形及Y字形则为正风向.高层建筑群在行人高度处的风加速现象主要是由狭管效应和角部分离效应造成的.

口袋公园内有无植物影响行人风环境的评估

营造良好的局地微气候能缓解城市热岛及城市通风不畅。新冠肺炎疫情期间,市民跨城跨区活动受限,多在住区旁的开放/半开放区域活动,也给定量探究局地行人微气候的新特点带来难度。采用雷诺时均方法中RNG k-ε模型对夏热冬冷气候下某典型街谷中有无口袋公园进行风环境模拟分析,并探究了口袋公园中有无植物的影响。结果表明,所用的湍流模型、初边条件及数值方法得到的结果与选取的验证实验结果吻合度高,满足口袋公园风环境模拟需求。仅在口袋公园的作用下,行人区无量纲风速相对于无公园时差异可达0.5。当附加公园内植物时,周围街谷行人区平均风速受植物影响较小,仅在公园核心区内无量纲风速降低了0.1。整体而言,街谷中口袋公园对行人区低风速有明显的改善作用,研究成果可为疫期低碳宜居街区设计及微气候模拟提供参考。

钢桁架人行桥行人风环境及抗风性能研究

以某在建钢桁架人行桥为工程依托,采用计算流体动力学方法(CFD)对非对称截面钢桁架人行桥主梁三分力系数、桥面行人风环境进行了数值模拟;采用风洞试验方法对非对称截面钢桁架主梁进行了涡振性能和颤振性能、三分力系数风洞试验研究。结果表明:桁架内文化墙对钢桁架下侧桥面行人风环境影响较大,适当增加文化墙与上、下弦杆之间间隙可有效改善钢桁架下侧桥面行人风环境;非对称钢桁架曲线人行桥风从左右两侧吹时三分力系数存在明显的差异;非对称钢桁架曲线人行桥存在明显涡激共振现象,采用调谐质量阻尼器(TMD)可有效减小钢桁架人行桥涡振响应幅值。

高层建筑外廊行人风环境研究

为了研究高层建筑塔楼外廊区域的行人风环境,进行了一系列的数值模拟研究。研究结果表明,当来流风向与建筑面垂直时,外廊行人区域整体风速偏小,随着来流风向与建筑立面夹角的增大,塔楼外廊行人高度处风速逐渐增大,最大风速通常出现在外廊的拐角区域。随着外廊宽度增加,行人高度处的风速有所增大,随着外廊围栏高度的增加,外廊行人高度处的风速逐渐减小。最终考虑不同建筑尺寸,提出了塔楼外廊最大风速加速比的经验公式,可为高层建筑外廊的行人风环境评估提供参考。

高层建筑裙房屋面区域行人风环境研究

为了研究高层建筑裙房屋面区域的行人风环境,进行了一系列风洞试验和数值模拟研究,分析了不同建筑尺寸参数下的裙房屋面行人风速分布特性。结果表明,空气流经塔楼后,在塔楼两侧角部发生分离、绕流,使塔楼两侧的裙房屋面区域出现较大风速,且当来流风向与建筑立面呈45度夹角时风速最大。裙房屋面的最大风速和加速区面积随着裙房宽度的增大而增大,随女儿墙高度的增大而减小。基于以上分析结果,提出了计算裙房屋面最大风速的经验公式,可为行人风环境评估提供参考。

基于标准建筑群模型的行人高度风环境数值模拟研究

行人高度风环境是人居环境的重要考察指标。为研究建筑群的不同布局形式对行人高度(Z=1.5 m)风环境的影响,采用计算流体力学(CFD)技术对某标准建筑群模型进行了风环境数值模拟。首先,进行了网格无关性检验和模拟准确性检验,确定了可靠的网格方案和模拟条件。然后,通过数值模拟,得到并总结了标准建筑群模型的中心区域范围内的平均风速场、迹线场分布规律。接着改变建筑群模型的建筑密度、相对高度以及错落度等参数,研究不同条件因素对行人高度风环境的影响效应。研究结果表明:中心区域平均风速较来流风速有所增大,且存在若干旋涡区。在中心建筑前部、侧后方存在风速极值区域。中心区域平均风速对建筑密度的变化不敏感,但当建筑密度低于0.55时,风速快速衰减。周围建筑与中心建筑的高度比对中心区域平均风速影响显著,平均风速随高度比增加而降低,当高度比达0.5左右时,存在风速突降点。中心区域平均风速随错落度增加近似线性降低,不同错落形式的风环境差异明显。

基于超越阈值概率的行人风环境数值评估

大尺度的建筑物和密集的建筑群都会对其周边的风环境造成较大的影响,并可能引起行人风环境问题。首先阐述了行人风环境评估的超越阈值概率方法,提出了综合考虑平均风和阵风影响的行人风环境评估标准;其次,结合某半开敞式的大跨空间建筑,统计了该地区风速气象观测资料并估计了概率参数;再次,使用计算流体力学数值风洞技术,获得了8个风向下的风场分布;最后,给出了场地全风向超越不舒适风速阈值的概率分布图,评价了该建筑的行人风环境。结果表明:该文所述方法能够给出复杂建筑的行人不舒适度和危险度详实评估结果。

基于一种标准城市建筑模型的行人高度风环境比较研究

对日本建筑学会(AIJ)提出的标准建筑风环境模型,分别采用风洞试验、基于雷诺平均(RANS)和大涡模拟(LES)的数值模拟方法,开展了考虑不同中央高层建筑高度和来流风向角对周围行人高度风环境影响的详细比较研究。结果表明:RANS和LES模拟得到各测点风速比的变化趋势与风洞试验整体上一致,相对而言,LES模拟结果与风洞试验结果更接近,平均误差约为RANS的1/2;而RANS方法总体上低估了行人高度风速,无法准确反映建筑背风面的风加速状况。随着中央建筑高度的增加,周边行人高度风速逐渐增大,100 m高度的超高层建筑对局部区域风速的加速达到1.6倍;但当中央建筑高度超过150 m、继续增大至200 m时,行人高度风速不再增大。当风向角在0°~90°范围变化时,在高层建筑背风面和角区附近会产生行人高度风场加速的“文丘里效应”;其中当来流风向角为45°时,风加速情况最为显著,显示出斜风来流工况下会对高层建筑周边行人风环境带来最不利的影响。

高层建筑行人高度风环境风洞试验研究

通过分析风洞试验数据,利用Lawson评估标准,对上海浦东一拟建大楼周围的行人高度风环境进行了评估。结果发现底层行人区、中庭附近敞开区域的行人风环境的舒适性水平满足普通步行者要求、危险性水平均满足一般公共场所的要求。但有部分外围区域(尤其是接近周边大街的一些区域)的舒适性水平和危险性水平不符合要求,需要采取一定的改善措施。

基于超越阈值概率的某千米级摩天大楼室外平台行人风环境评估

为评估某千米级摩天大楼的行人风环境,采用超越阈值概率法评估了该大楼最不利风环境平台的行人风环境,给出了风舒适性与风安全性的实用分区。首先针对大连地区2004—2014年10 m高度处的气象资料进行统计分析,获得了16个风向角下的风向频率及风速Weibull分布函数。基于风环境试验和CFD数值模拟所得的行人高度小时平均风速和阵风风速,比较了Lawson标准和NEN 8100标准的严格程度。并采用Lawson标准对室外平台的行人风环境进行评估,分析了不同挡风板高度和形式的影响。结果表明：相比于Lawson标准,NEN 8100标准对风环境要求更严格;高3 m挡风板基准模型的行人风环境很差,需采取措施进行改善;变化挡风板高度和形式等气动措施对＂风安全性＂水平的改善效果显著,但对＂风舒适性＂水平的改善效果有限。

基于节段模型试验的千米级摩天大楼行人风环境特性研究

某千米级摩天大楼是由正三角形布置的外围3个泪滴型塔楼和中心1个圆形塔楼组成的巨型组合结构,沿其高度每隔100 m共设置10个室外平台将此4个塔楼连接起来,用于安全疏散时行人通行。由于两相邻平台之间无任何遮挡,且高空来流风速较大,给行人的舒适性与安全性带来极大的隐患,因此有必要对室外平台的行人风环境特性进行研究。考虑到风洞阻塞率的限制和室外平台上测点数量的布置要求,该文设计制作了一缩尺比为1/300的三平台式节段模型,并进行风环境试验,研究了室外平台行人高度的平均风速与阵风风速特性,并探讨不同高度和形式的挡风板对风环境特性的改善效果,为该摩天大楼的行人风环境评估奠定基础。结果表明:外围塔楼与中心塔楼之间存在明显的"狭管效应",导致行人高度风速比增大,基准模型的最大平均风速比和最大阵风风速比分别达到1.49和1.72。不同挡风板措施,不论在降低行人高度最大风速比,还是改善行人风环境的整体质量,均有效果。其中,挡风板高度或挡风板+导(抑)流板的总高度为20 mm时效果更为显著。