【摘要】：城市良好的通風環(huán)境可以有效地減輕城市霧霾和熱島效應。近些年來,由于社會經濟的快速發(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,由此產生的城市空氣環(huán)境問題引起社會的高度關注。本課題是由咸陽市規(guī)劃設計研究院提出來的。在城市建設規(guī)劃中,將城市通風環(huán)境作為方案制定的重要內容。通過對城市現狀和初步規(guī)劃的城市通風環(huán)境的數值仿真,全面清晰地了解城市通風的現狀和規(guī)劃條件下可能達到的水平,為城市規(guī)劃提供幫助。針對此情況,對單獨建筑或小尺度區(qū)域的通風的研究已經不能反映城市通風環(huán)境的整體情況,需要建立城市大尺度的模型對城市進行整體風環(huán)境的研究。該研究任務所面臨的需要重點解決的問題是:在城市現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場的數值計算模型。由于目前國內外基本沒有做到這么大尺度的風場仿真的,因此這是本課題的創(chuàng)新點。本文圍繞咸陽市的城市通風問題,建立了城市大尺度的風場數值計算模型,對該城市現狀和城市規(guī)劃方案的城市風環(huán)境進行了數值仿真,在此基礎上對城市風場的速度分布、壓力分布和溫度分布的特性進行了研究。本文首先借助Google earth衛(wèi)星地圖和實地考察,按照一定的整合原則,建立了咸陽城區(qū)現狀的全尺寸幾何模型。依據城市通風的基本流場特性,選擇了RNGκ ε紊流計算模型,建立了大尺度的風場數值計算模型,其中確定了大氣邊界層速度入口邊界、應用巖土熱響應試驗方法確定了地下20m恒溫層邊界以及巖土熱物性參數等。應用所建立的數值計算模型,針對咸陽市城市現狀,進行城市風場的計算分析。主要內容包括:對速度矢量場從水平方向和豎直方向分別進行了分析;對城市各區(qū)風場風速的大小進行了對比分析;對城市風場的壓力分布、溫度分布規(guī)律以及各區(qū)的通風率進行了分析。研究表明:a、在2.4m/s風速下,冷、熱工況(建筑夏天散熱為熱工況)的城市通風均受控于主導風向自然風,且熱工況的全區(qū)平均流速要略大于冷工況的,相對差值為8.97%。0.5m/s風速下,冷、熱工況的城市密集區(qū)風速很小,看不到主導風向的氣流,在城市上層有明顯的向上的氣流,且城市周邊均有進風;對于熱工況,各區(qū)水平進來的氣流遠大于水平流出的氣流。且熱工況的全區(qū)平均流速要遠大于冷工況的,相對差值為34.33%。這說明小風速時,熱壓對風場的影響相對要大些。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,即上風側的建筑繞流會影響到下風側建筑。C、當自然風進入城市時,城市入口與來流方向一致的道路對城市通風有著決定性的作用。咸陽市城市通風的主要干道是東西偏南方向的道路。d、各工況的通風流率比較:對于2.4m/s風速的冷、熱工況,相同的區(qū)域兩個工況的通風率很接近,單位面積流率值的城區(qū)總體平均值相對差值為7.9%。對于0.5m/s風速的冷、熱工況,很明顯冷工況的通風率遠小于熱工況的,單位面積流率值的城區(qū)總體平均值相對差值為56%。e、溫度場分析得到:各區(qū)200m高以內空間的體積平均溫度,2.4m/s風速的熱工況,最高溫度達到35.498℃,高溫區(qū)在城區(qū)的下風側的建筑密集區(qū);0.5m/s風速的熱工況,最高溫度達到35.858℃,高溫區(qū)在城市的中部。本文應用所建立的數值計算模型,針對咸陽市規(guī)劃方案,進行了城市風場的計算分析。得到以下結論:規(guī)劃的城市街道布局打通了南北和東西風道,改善了城市的通風環(huán)境。整體來看,在主導風向下,南北方向的通風要好于東西方向的;城市新城區(qū)西部區(qū)域的通風條件要遠好于城市老城區(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,同時在城市通風環(huán)境的大尺度數值建模上積累了一定的經驗,研究成果對如何改善城市通風環(huán)境具有一定的指導意義。
【圖文】：

長安大學碩士學位論文第二章 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 咸陽市現狀通風研究數值模擬計算建模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。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU984;TU119

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本文編號：2704096