城市建筑群不均勻性對大氣動力特性影響的風(fēng)洞實驗研究.pdf

1、城市化是全世界最為普遍的社會發(fā)展勢態(tài)，不均勻的建筑群形態(tài)是城市的根本構(gòu)成，其對大氣運動的作用是城市氣候形成的主要因素之一。本文建立了建筑群不均勻性表達的形態(tài)學(xué)參數(shù)化方法，完成了基于二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計的風(fēng)洞實驗方案，對所建立的形態(tài)學(xué)參數(shù)進行了初步的風(fēng)洞實驗研究。
　　本文基于在現(xiàn)有城市冠層模型的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化的思想，討論了構(gòu)建多層城市動力冠層模型的方案。針對冠層模式中關(guān)于建筑不均勻性缺乏系統(tǒng)的研究方法以及多數(shù)處于定性研究的現(xiàn)狀

2、，從建筑幾何結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)角度出發(fā)，建立了描述城市建筑不均勻性的形態(tài)學(xué)參數(shù)化方法，形成了一組可以較為系統(tǒng)地表達建筑的迎風(fēng)面積、分布密度、形狀、布局、風(fēng)向、高度等因素的參數(shù)化方案，具體包括迎風(fēng)面積指數(shù)（λf）、分布密度指數(shù)（λp）、形狀指數(shù)（SBC）和綜合非直線系數(shù)（R）四個參數(shù)，并給出了相應(yīng)的計算方法。
　　為了深入了解所采用的建筑群不均勻性描述參數(shù)與大氣動力特性之間的關(guān)系，在所建立的形態(tài)學(xué)參數(shù)方案的基礎(chǔ)上，本課題創(chuàng)新性地采用了二次

3、回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計的試驗設(shè)計方法，將所研究參數(shù)作為試驗因素，設(shè)計了全面的風(fēng)洞實驗，通過準確的實驗設(shè)計，把握各參數(shù)之間的交互關(guān)系以及對大氣動力特性的作用效果，以此對建筑形態(tài)學(xué)參數(shù)影響大氣動力特性的機理進行精確的實驗研究。
　　在完成基于二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方法的全面風(fēng)洞實驗基礎(chǔ)上，為了解所建立形態(tài)學(xué)參數(shù)的具體性能及其它因素的影響，本文進行了工況對比的風(fēng)洞實驗研究。實驗結(jié)果表明，周圍環(huán)境地貌粗糙度改變對拖曳力系數(shù)影響不顯著；迎風(fēng)

4、面積指數(shù)是風(fēng)向變化引起拖曳力系數(shù)變化的主要作用因素；模型表面風(fēng)壓差系數(shù)的分布具有一般性的規(guī)律，且在模型表面約0.5H附近最可能出現(xiàn)最大值或最小值區(qū)域；分布在較大平面區(qū)域內(nèi)各建筑的單體拖曳力系數(shù)沿風(fēng)向的變化趨勢近似為一條衰減曲線，具有較為統(tǒng)一的擬合公式；基于壓力測量的平均拖曳力系數(shù)一般較基于拖曳力測量的平均拖曳力系數(shù)大10％~20%。在本實驗的工況之間進行對比研究發(fā)現(xiàn)，分別在迎風(fēng)面積指數(shù)增大、分布密度指數(shù)增大、形狀指數(shù)增大、綜合非直線系數(shù)