基于峡谷地形的风场数值模拟研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyongtao1985
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随着城镇化快速的发展,平原地形已经越来越不够满足未来的发展,将在山地丘陵地区建筑规划和建设必然成为趋势。但是我国地形较为复杂,山地地形大约占全国总面积的88%,人口大约有66%分布在山区中。这些山地丘陵地区中地貌结构较为特殊复杂等原因,对山地地形的风速、风压等特性会有较大的影响研究,而在这复杂地形上建筑布局会受到很多方面的影响,有山地地形本身的特征、地形上植被的覆盖率以及建筑的高度和间距等等。目前国内外主要集中在简单山地模型对地形风场特性的影响研究,对实际复杂山地地形及植被覆盖率等因素研究缺乏;对建筑布局,也只限于建设平面上建筑模型的研究,并没有对复杂山地地形上建筑布局的研究。因此,在实际工程上作为参考性较差,所以对实际峡谷地形下植被覆盖率等因素,以及对复杂峡谷地形上复杂建筑布局研究具有重要的价值和实践意义。本文主要的研究方法是数值模拟分析法,其中数值模拟计算采用了ICEM、Fluent计算模拟软件,利用Tecplot、Origin等后处理软件完成数据的分析。利用Realizable k-?湍流模型,计算植被覆盖率对山地地形风速的影响,以及复杂地形上建筑高度和间距对建筑周围风环境的影响。本文以黄贤村地形作为研究对象,主要的研究内容如下:(1)以黄贤村这一实际地形为研究对象,下载该地形的高程数据,利用三维软件建立了峡谷地形的三维模型,以不同的湍流模型进行数值模拟研究,与现场实测数据做对比,得出Realizable k-?湍流模型较为合理。(2)以地面粗糙度表示植被的覆盖率程度,研究简单二维、三维山地地形中,不同山地地形的坡度和地面粗糙度对地形风速的影响;以及复杂地形中粗糙度对风速的影响与实测数据的对比。得出:坡度为0.2、0.4、0.5、0.8、1.0时,在A、B类中迎风面和背风面上风速随着粗糙度增大而变小,在C、D类中迎风面和背风面上风速随着粗糙度增大而变大,且变化幅度不大;顶点在四类地貌中随着粗糙度的增大而变小,仅在C类地貌坡度为0.8和1.0时风速变化幅度较大,约为10%;在B类复杂地形中,风速随粗糙度的增大而变小且变化不大。(3)通过风速大小和风速比评价标准,对黄贤村居住地形的舒适性研究,选出舒适性较好的地址;再对此处建筑布局中建筑高度和间距的模拟研究,分析高度和间距对建筑周围风环境的影响;并提出一些山地地形上建筑选址和布局的建议。得出:在地形上风速和风速比较大处居住舒适性较好;在低层建筑中,高度在一定的范围内增大,建筑周围的风环境较好;间距的变大对气流的下游有较好的提高风环境质量。
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