基于CFD模拟的寒地商业步行街区布局模式研究

学校代码：10225学 号：学 位 论 文基于 CFD 模拟的寒地商业步行街区布局模式研究侯牧青指导教师姓名： 万婷 东北林业大学申请学位级别： 硕士 学科专业： 城乡规划学论文提交日期： 论文答辩日期：授予学位单位： 东北林业大学 授予学位日期：答辩委员会主席：论 文 评 阅 人：University Code：10225Register Code ：Dissertation for the Degree of MasterRESEARCH ON THE PATTERNS OF LAYOUT OF COMMERCIAL PEDESTRAIN STREET IN COLD AREA BASED ON CFD SIMULATINGCandidate:Supervisor:Associate Supervisor:Academic Degree Applied for:Speciality:Date of Oral Examination:University: Northeast Forestry UniversityError! No text of specified style in document.- -I摘要随着经济的不断发展和社会的不断进步，商业步行街区在全国各地陆续兴建，并对城市商业的发展起到了重要作用，成为了市民休闲娱乐的新目的地。而随着商业步行街区的发展，其风环境也日益受到人们的重视。由于商业步行街区街道、院落和广场等室外活动空间数目、体量均较大，是市民休闲娱乐的主要场所，尤其是在寒地城市，风环境的水平会直接影响市民在进行室外活动时的舒适度。并且，多种空间形式的组合会改变建筑群内的气流组织，这种改变会影响冬季建筑的冷风渗透，造成建筑在冬季采暖时的采暖负荷增大，造成能源的浪费。因此，为寒地城市的市民提供安全、舒适、节能的寒地商业步行街区，是当今研究的热点课题。本文以典型寒地城市哈尔滨的中华巴洛克建筑群为例，首先从寒地的气候条件和建筑布局特点入手，探讨了寒地气候和风环境的特征，分析了影响寒地商业步行街区风环境的因素，总结了寒地风环境面临的问题。在对 CFD 模拟分析的方法进行了简单阐述后，根据前人的研究和绿色建筑评价标准 ，制定了风环境评价的标准，建立了风环境评价体系，为对寒地商业步行街区的风环境模拟奠定了基础。其次，文章根据哈尔滨的气候特点，选取哈尔滨冬季盛行风向西南风，通过 CFD 软件分别对中华巴洛克建筑群内典型的街道空间、院落空间和广场空间进行风环境模拟。在模拟中，在街道空间、不同形态的院落空间和广场空间现状朝向的基础上，分别进行七次 45的旋转并进行模拟，得到同一空间八种朝向的模拟结果，根据风环境评价体系研究其建筑布局、朝向与风环境的关系并发现现状朝向下个空间风环境存在的问题。通过横向和纵向综合对比分析模拟结果，得到最佳建筑布局和朝向。最后，在总结前人研究和前文研究的基础上，通过CFD 模拟，以建筑物的风场特性、建筑围合空间的风环境特性和防风屏障的风环境改善能力进行展开，对建筑布局与风环境的普遍性关系进行研究，从而得出解决风环境问题的办法。在得出相应的结论后，结合前文发现的中华巴洛克建筑群现状风环境存在的问题进行风环境优化设计，并通过这一设计实例总结出具有普遍适用性的建筑布局风环境优化模式、单体建筑防风优化模式和防风屏障设计模式，应用于寒地商业步行街区室外风环境的优化。本论文在研究过程中，综合运用了 CFD 模拟、对比分析、总结归纳的方法，通过CFD 模拟使规划中的风环境问题具象化，在可视的问题中进行分析和优化，总结出建筑布局与风环境的规律以及规划中风环境设计的方法，将规划设计参数化，为寒地商业步行街区的风环境设计提供科学理论依据。关键词 寒地；商业步行街区；建筑布局；风环境；CFD 模拟；Error! No text of specified style in document.- -IIAbstractWith the continuous development of economy and society, commercial pedestrian streets swarm in all parts of the country, which is coming out to be the new ideal place for locals to enjoy entertainment and leisure and meanwhile playing an important role in the development of the society. Nevertheless, humans also start to pay attention to the wind environment due to the development of the commercial pedestrian streets.Keywords Click here and input keywords in English目录 - -III目录摘要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 研究背景 .11.1.1 能源的浪费与废气的过度排放 .11.1.2 城市五岛效应日益严重 .11.1.3 社会对城市微气候的日益关注 .21.2 研究目的与意义 .31.2.1 研究目的 .31.2.2 0 研究意义 .31.3 国内外相关研究综述 .31.3.1 CFD 技术的可行性研究 .31.3.2 CFD 技术对建筑布局与风环境的研究 .41.3.3 CFD 技术应用于实际环境问题的解决 .51.4 研究内容和方法 .51.4.1 研究内容 .51.4.2 研究方法 .61.5 论文研究框架 .62 寒地商业步行街区风环境的基础研究 .82.1 相关概念 .82.1.1 寒地城市 .82.1.2 寒地商业步行街区 .82.2 寒地城市的风环境特征 .112.2.1 寒地城市的气候特征 .112.2.2 寒地城市的风环境特征 .122.2.3 寒地城市风环境的影响因素 .132.3 寒地城市风环境面临的问题 .132.3.1 寒地城市风环境对生产生活的影响 .132.3.2 寒地城市冬季防风与夏季通风的矛盾 .142.4 本章小结 .143 寒地商业步行街区建筑布局的 CFD 模拟与分析 .153.1 基于 CFD 模拟的风环境评价方法 .153.1.1 CFD 技术 .15目录 - -IV3.1.2 评价体系的建立 .163.2 寒地商业步行街区建筑布局的现状 .183.2.1 中华巴洛克建筑群的街道空间布局与现状 .193.2.2 中华巴洛克建筑群的院落空间布局与现状 .203.2.3 中华巴洛克建筑群的广场空间布局与现状 .223.3 模型的建立与相关参数的设定 .233.3.1 中华巴洛克建筑群的模型建立 .233.3.2 风环境模拟的相关参数设定 .243.4 中华巴洛克建筑群街道布局模式的 CFD 模拟与分析 .243.4.1 中华巴洛克建筑群街道布局模式的 CFD 模拟 .243.4.2 中华巴洛克建筑群街道布局模式的风环境分析 .253.5 中华巴洛克建筑群院落布局模式的 CFD 模拟与分析 .263.5.1 中华巴洛克建筑群院落布局模式的 CFD 模拟 .263.5.2 中华巴洛克建筑群院落布局模式的风环境分析 .313.6 中华巴洛克建筑群广场布局模式的 CFD 模拟与分析 .323.6.1 中华巴洛克建筑群广场布局模式的 CFD 模拟 .323.6.2 中华巴洛克建筑群广场布局模式的风环境分析 .353.7 本章小结 .374 基于 CFD 模拟的寒地商业步行街区风环境优化 .384.1 建筑布局与风环境特性 .384.1.1 建筑物的风场特性 .384.1.2 建筑围合空间的风环境特性 .394.1.3 防风屏障的挡风特性 .414.2 中华巴洛克建筑群的风环境优化设计 .414.2.1 中华巴洛克建筑群院落空间的风环境优化设计 .424.2.2 中华巴洛克建筑群广场空间的风环境优化设计 .434.2.3 中华巴洛克建筑群街道空间的风环境优化设计 .444.3 寒地商业步行街区风环境优化模式 .444.3.1 建筑布局风环境优化模式 .444.3.2 单体建筑防风优化模式 .454.3.3 防风屏障设计模式 .464.4 本章小结 .47结论 .48参考文献 .50附录 .53攻读学位期间发表的学术论文 .54目录 - -V致谢 .55个人简历 .56English Catalog - -VIEnglish Catalog摘要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 研究背景 .11.1.1 能源的浪费与废气的过度排放 .11.1.2 城市五岛效应日益严重 .11.1.3 社会对城市微气候的日益关注 .21.2 研究目的与意义 .31.2.1 研究目的 .31.2.2 研究意义 .31.3 国内外相关研究综述 .31.3.1 CFD 技术的可行性研究 .31.3.2 CFD 技术对建筑布局与风环境的研究 .41.3.3 CFD 技术应用于实际环境问题的解决 .41.4 研究内容和方法 .51.4.1 研究内容 .51.4.2 研究方法 .51.5 论文研究框架 .62 寒地商业步行街区风环境的基础研究 .82.1 相关概念 .82.1.1 寒地城市 .82.1.2 寒地商业步行街区 .82.2 寒地城市的风环境特征 .112.2.1 寒地城市的气候特征 .112.2.2 寒地城市的风环境特征 .122.2.3 寒地城市风环境的影响因素 .132.3 寒地风环境面临的问题 .132.3.1 寒地风环境对生产生活的影响 .132.3.2 寒地城市冬季防风与夏季通风的矛盾 .142.4 本章小结 .143 寒地商业步行街区建筑布局的 CFD 模拟与分析 .153.1 基于 CFD 模拟的风环境评价方法 .153.1.1 CFD 技术 .15English Catalog - -VII3.1.2 评价体系的建立 .163.2 寒地商业步行街区建筑布局的现状 .183.2.1 中华巴洛克建筑群的街道空间布局与现状 .193.2.2 中华巴洛克建筑群的院落空间布局与现状 .203.2.3 中华巴洛克建筑群的广场空间布局与现状 .223.3 模型的建立与相关参数的设定 .233.3.1 中华巴洛克建筑群的模型建立 .233.3.2 风环境模拟的相关参数设定 .243.4 中华巴洛克建筑群街道布局模式的 CFD 模拟与分析 .243.4.1 CFD 模拟 .243.4.2 分析 .253.5 中华巴洛克建筑群院落布局模式的 CFD 模拟与分析 .263.5.1 CFD 模拟 .263.5.2 分析 .313.6 中华巴洛克建筑群广场布局模式的 CFD 模拟与分析 .323.6.1 CFD 模拟 .323.6.2 分析 .353.7 本章小结 .374 基于 CFD 模拟的寒地商业步行街区风环境优化 .384.1 建筑布局与风环境特性 .384.1.1 建筑物的风场特性 .384.1.2 建筑围合空间的风环境特性 .394.1.