定風(fēng)場中庭院建筑資用風(fēng)壓模擬研究

1、定風(fēng)場中庭院建筑資用風(fēng)壓模擬研究定風(fēng)場中庭院建筑資用風(fēng)壓模擬研究?沈陽建筑大學(xué)李威，馮國會(huì)，梁傳志，江向陽，寧經(jīng)洧摘要：要：以計(jì)算流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用數(shù)值的方法定性的分析其迎風(fēng)面與背風(fēng)面的總壓力之差，并與寬度和高度相同的底層非全架空庭院建筑周圍風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了比較分析得到了底層全架空的庭院建筑和底層非全架空的庭院建筑周圍速度場、壓力場、跡線圖的分布情況，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比、分析同一位置高度上，底層全架空庭院北樓資用風(fēng)壓的均值隨著風(fēng)速增加

2、先增大后減小底層非全架空庭院北樓資用風(fēng)壓的均值隨著風(fēng)速增加而增大.三種風(fēng)速下，底層全架空庭院北樓資用風(fēng)壓的均值大體上隨著位置高度增加而增大底層非全架空庭院北樓資用風(fēng)壓的均值隨著位置高度的增加而減小底層全架空北樓的資用風(fēng)壓基本上大于底層非全架空結(jié)構(gòu)北樓，并且同層資用風(fēng)壓的波動(dòng)較小.該結(jié)論可作為底層架空庭院建筑周圍風(fēng)環(huán)境研究的前期指導(dǎo)和風(fēng)洞驗(yàn)證.關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：底層架空庭院建筑；風(fēng)場；資用風(fēng)壓；數(shù)值模擬多層或高層民用建筑如辦公樓、教學(xué)樓、住

3、宅樓等，這些建筑物中大多數(shù)沒有機(jī)械通風(fēng)式的中央空調(diào)系統(tǒng)或在每個(gè)房間裝有各種窗式、分體式的空調(diào)器等[1].在這些建筑物中，充分利用自然通風(fēng)是十分重要的，但如何合理、有效地利用自然通風(fēng)是一個(gè)極其復(fù)雜的課題，影響自然通風(fēng)效果的因素很多[2].建筑底層架空空間作為城市公共開放空間已受到人們的普遍歡迎和關(guān)注[3]，其研究具有現(xiàn)實(shí)意義.以計(jì)算流體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，采用數(shù)值的方法定性的分析底層全架空庭院建筑(如圖1(a)所示)迎風(fēng)面與背風(fēng)面的總壓力之差

4、，并與寬度和高度相同的底層非全架空庭院建筑(如圖1(b)所示)周圍風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了比較分析，分析底層架空結(jié)構(gòu)對(duì)通風(fēng)的影響，得到了底層全架空庭院建筑和底層非全架空庭院建筑周圍速度場、壓力場、跡線圖的分布情況，為研究底層架空庭院建筑周圍風(fēng)環(huán)境的前期指導(dǎo)和風(fēng)洞驗(yàn)證提供理論基礎(chǔ).1數(shù)值模擬方法1.1物理模型以沈陽建筑大學(xué)的架空庭院建筑的數(shù)值模擬對(duì)象.建筑樓體共5層，底層為架空層.整樓高為21.3m，架空底層高為4.3m.(a)底層全架空(b)底層非

5、全架空?qǐng)D1底層全架空及非全架空模型?基金項(xiàng)目：國家外國專家局重點(diǎn)項(xiàng)目（DZ20062100070）；建設(shè)部科技攻關(guān)項(xiàng)目（05k326）.作者簡介：李威，男，碩士研究生，主要從事建筑節(jié)能和建筑環(huán)境保障技術(shù)研究.湍流動(dòng)能輸運(yùn)方程（3）?????????????PXkXXkUiktiii])Re1[()(式中：為湍流模型參數(shù)[10]，取1.0；為湍流動(dòng)能耗散率.k??湍流動(dòng)能耗散率輸運(yùn)方程（4）kfcPkfcXXXUitiii22211])R

6、e1[()(?????????????????式中：為湍流模型參數(shù)，取1.3；系數(shù)分別取1.44，1.0，1.92，1.0.??2211fcfc平均剪切應(yīng)力產(chǎn)生項(xiàng)，由下式計(jì)算（5）][ijjijitXUXUXU??????????t?????2kfct?式中：系數(shù)分別取0.09，1.0.??fc上述無量綱量的定義為[11]（6）????0020202000ReLUUUkkUpPUuULxXiiii????????分別代表有量綱的坐標(biāo)張量

7、、速度張量、壓力、湍流動(dòng)能及湍流動(dòng)能耗散率，???kpuxii為動(dòng)力黏度.?1.4計(jì)算方法采用有限體積法對(duì)上述偏微分方程組進(jìn)行離散.其中，對(duì)擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分方法，而對(duì)流項(xiàng)采用QUICK差分方法.采用SIMPLE算法和交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)來實(shí)現(xiàn)壓力和速度的解耦，以避免不合理壓力、速度場的出現(xiàn)[12].2邊界條件確定2.1來流面邊界條件平均風(fēng)速沿高度變化規(guī)律按風(fēng)工程中常用的指數(shù)率形式給出：（7）?)(bbZZUU?為參考高度處的水平方向分速度，；