【摘要】：城市良好的通風(fēng)環(huán)境可以有效地減輕城市霧霾和熱島效應(yīng)。近些年來,由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市用地的短缺,密集的高層建筑群逐漸成為城市的主要特征,由此產(chǎn)生的城市空氣環(huán)境問題引起社會(huì)的高度關(guān)注。本課題是由咸陽市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院提出來的。在城市建設(shè)規(guī)劃中,將城市通風(fēng)環(huán)境作為方案制定的重要內(nèi)容。通過對(duì)城市現(xiàn)狀和初步規(guī)劃的城市通風(fēng)環(huán)境的數(shù)值仿真,全面清晰地了解城市通風(fēng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃條件下可能達(dá)到的水平,為城市規(guī)劃提供幫助。針對(duì)此情況,對(duì)單獨(dú)建筑或小尺度區(qū)域的通風(fēng)的研究已經(jīng)不能反映城市通風(fēng)環(huán)境的整體情況,需要建立城市大尺度的模型對(duì)城市進(jìn)行整體風(fēng)環(huán)境的研究。該研究任務(wù)所面臨的需要重點(diǎn)解決的問題是:在城市現(xiàn)狀建筑信息不完整的條件下,建立城市全貌的幾何模型、建立原尺寸且基本保持原貌的大尺度城市風(fēng)場的數(shù)值計(jì)算模型。由于目前國內(nèi)外基本沒有做到這么大尺度的風(fēng)場仿真的,因此這是本課題的創(chuàng)新點(diǎn)。本文圍繞咸陽市的城市通風(fēng)問題,建立了城市大尺度的風(fēng)場數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)該城市現(xiàn)狀和城市規(guī)劃方案的城市風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值仿真,在此基礎(chǔ)上對(duì)城市風(fēng)場的速度分布、壓力分布和溫度分布的特性進(jìn)行了研究。本文首先借助Google earth衛(wèi)星地圖和實(shí)地考察,按照一定的整合原則,建立了咸陽城區(qū)現(xiàn)狀的全尺寸幾何模型。依據(jù)城市通風(fēng)的基本流場特性,選擇了RNGκ ε紊流計(jì)算模型,建立了大尺度的風(fēng)場數(shù)值計(jì)算模型,其中確定了大氣邊界層速度入口邊界、應(yīng)用巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)方法確定了地下20m恒溫層邊界以及巖土熱物性參數(shù)等。應(yīng)用所建立的數(shù)值計(jì)算模型,針對(duì)咸陽市城市現(xiàn)狀,進(jìn)行城市風(fēng)場的計(jì)算分析。主要內(nèi)容包括:對(duì)速度矢量場從水平方向和豎直方向分別進(jìn)行了分析;對(duì)城市各區(qū)風(fēng)場風(fēng)速的大小進(jìn)行了對(duì)比分析;對(duì)城市風(fēng)場的壓力分布、溫度分布規(guī)律以及各區(qū)的通風(fēng)率進(jìn)行了分析。研究表明:a、在2.4m/s風(fēng)速下,冷、熱工況(建筑夏天散熱為熱工況)的城市通風(fēng)均受控于主導(dǎo)風(fēng)向自然風(fēng),且熱工況的全區(qū)平均流速要略大于冷工況的,相對(duì)差值為8.97%。0.5m/s風(fēng)速下,冷、熱工況的城市密集區(qū)風(fēng)速很小,看不到主導(dǎo)風(fēng)向的氣流,在城市上層有明顯的向上的氣流,且城市周邊均有進(jìn)風(fēng);對(duì)于熱工況,各區(qū)水平進(jìn)來的氣流遠(yuǎn)大于水平流出的氣流。且熱工況的全區(qū)平均流速要遠(yuǎn)大于冷工況的,相對(duì)差值為34.33%。這說明小風(fēng)速時(shí),熱壓對(duì)風(fēng)場的影響相對(duì)要大些。b、建筑尾流的影響距離很長,在90m高處,仍然有前后尾流的疊加,即上風(fēng)側(cè)的建筑繞流會(huì)影響到下風(fēng)側(cè)建筑。C、當(dāng)自然風(fēng)進(jìn)入城市時(shí),城市入口與來流方向一致的道路對(duì)城市通風(fēng)有著決定性的作用。咸陽市城市通風(fēng)的主要干道是東西偏南方向的道路。d、各工況的通風(fēng)流率比較:對(duì)于2.4m/s風(fēng)速的冷、熱工況,相同的區(qū)域兩個(gè)工況的通風(fēng)率很接近,單位面積流率值的城區(qū)總體平均值相對(duì)差值為7.9%。對(duì)于0.5m/s風(fēng)速的冷、熱工況,很明顯冷工況的通風(fēng)率遠(yuǎn)小于熱工況的,單位面積流率值的城區(qū)總體平均值相對(duì)差值為56%。e、溫度場分析得到:各區(qū)200m高以內(nèi)空間的體積平均溫度,2.4m/s風(fēng)速的熱工況,最高溫度達(dá)到35.498℃,高溫區(qū)在城區(qū)的下風(fēng)側(cè)的建筑密集區(qū);0.5m/s風(fēng)速的熱工況,最高溫度達(dá)到35.858℃,高溫區(qū)在城市的中部。本文應(yīng)用所建立的數(shù)值計(jì)算模型,針對(duì)咸陽市規(guī)劃方案,進(jìn)行了城市風(fēng)場的計(jì)算分析。得到以下結(jié)論:規(guī)劃的城市街道布局打通了南北和東西風(fēng)道,改善了城市的通風(fēng)環(huán)境。整體來看,在主導(dǎo)風(fēng)向下,南北方向的通風(fēng)要好于東西方向的;城市新城區(qū)西部區(qū)域的通風(fēng)條件要遠(yuǎn)好于城市老城區(qū)東部區(qū)域的。本研究為咸陽市城市規(guī)劃方案的制定提供了幫助,同時(shí)在城市通風(fēng)環(huán)境的大尺度數(shù)值建模上積累了一定的經(jīng)驗(yàn),研究成果對(duì)如何改善城市通風(fēng)環(huán)境具有一定的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

長安大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 咸陽城區(qū)基本情況區(qū)地理位置陜西省八百里秦川腹地。渭水穿南，]U山亙北，山水俱陽，，北與甘肅接壤，是古絲綢之路的第一站，，我國中原地區(qū)通第 3 大城市，下轄秦都、渭城、楊陵三區(qū)、興平市和 10 個(gè)區(qū)平面位置見圖 2.1（取自 2016 年 6 月的 Google Earth）。.7 公里，南北最大距離約為 7.7 公里（不考慮北邊的突出去的積約為 131.67 平方公里。

第三章 咸陽市現(xiàn)狀通風(fēng)研究數(shù)值模擬計(jì)算建模0 到-20m 為土壤部分，0 高度以上為大氣部分；x 軸方向由西向東：52641.96～75301.6m總長度為 22659.64m；y 軸方向由南向北-21132.03～-3219.643m，總長度為 17912.387m在地面上建筑占地之外的地面包括了綠地、廣場和道路，還有河面。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU984;TU119

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本文編號(hào)：2704096