随着我国城市化进展的不断加快,各类城市用地日益紧张,高层住宅小区作为一种有效的解决方案得到很大的推广。但是越来越多高层住宅小区的出现带来了许多风环境问题,其中行人风环境和自然通风问题与日常生活联系最为紧密。因此研究各种因素对风环境的作用机理和影响规律,为小区规划设计提供依据和建议意义重大。本文通过数值模拟研究小区的规划要素对风环境的影响规律以及风环境多目标优化问题。本文主要工作如下:通过对比数值模拟与风洞试验结果,验证SST k-ω和RNG k-ε湍流模型在行人风环境和自然通风领域应用的可靠性。经对比发现:对于行人风环境模拟,这两种湍流模型在高风速区的结果与试验十分接近,而在低风速区则要低于试验风速;对于自然通风模拟,SST k-ω和RNG k-ε均能较好预测风压系数。最后,通过FAC2、MNMB、FGE和R四个评价指标对比分析这两种湍流模型后发现:除了在行人风环境模拟中,两者的FAC2是相同外,SST k-ω对应的其他指标均要好于RNG k-ε,即SST k-ω综合表现要优于RNG k-ε。在验证水平均匀性和网格无关性之后,研究了建筑密度、建筑高厚比、建筑宽厚比和风向角对行人风环境和自然通风的作用机理和影响规律。研究结果表明:通常情况下,小区的建筑密度、建筑高厚比及风向角都会对小区行人风环境和自然通风产生显著影响,其中风向角的影响尤其明显。合适的风向角不仅能有效增加风舒适区的面积,还能极大地改善下游建筑的自然通风潜能。与之相反的是,建筑宽厚比对于行人风环境影响较小,对自然通风几乎不产生影响。本文还提出了规划要素对行人风环境影响程度排序:风向角>建筑密度>建筑高厚比>建筑宽厚比。相应地,规划要素对自然通风影响程度排序:风向角>建筑密度>建筑高厚比。基于前面数值模拟结果,分析了选入方式、自变量形式和回归次数对于回归模型的影响,在此基础上,建立了小区平均风速比MVR和平均风压差系数ΔCp的回归模型。对建立的回归模型进行拟合优度检验和显著性检验,并将回归模型预测结果与CFD结果进行对比发现,两者之间的相对误差在10%以内,满足工程应用精度要求。然后运用NSGA-Ⅱ算法求得MVR和ΔCp两个目标的帕累托前沿。最后,采用三种决策方法对小区风环境优化方案进行选择,最终优化方案相应的MVR和ΔCp值为0.6 8和0.39,对应的规划参数为ρ=20%,αH=4.5,αB=1,θ=10°。优化方案下,小区的行人风环境良好,风舒适区的面积率达到80%以上,且小区的平均自然通风水平达到相同单个建筑0°风向角下自然通风水平的71%。