不同区域建筑群内风场的分布特点

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摘 要：城市建筑物整体规划与布局的合理性，以及与自然环境的协调性直接影响小区内部风场分布。为了具体探求小区风场的分布与影响，文章应用实地测量与数值模拟的方法研究了小区的风场强度分布特点，并对比分析沿海与内陆建筑群内部风场特点。研究结果表明，由于小区风场的存在使得楼与楼之间的狭缝、狭缝的入口、建筑物转角处行人风场被明显加强；沿海建筑群周围的风速较内陆地区大很多，因此为了观景需要而建造沿海建筑时，设计前必须要实验确定风环境对行人舒适性的影响。

关键词：建筑群；建筑布局；风场；风环境；数值模拟

引言

小区的整体规划与布局的合理性，以及它与自然环境的协调性都与建筑节能密切相关。各种建筑物的存在导致下垫面的改变，直接影响城市近地面层风场结构，因而在一定区域内风速分布与总体之间产生差异，这会影响到城市的通风、自净能力，加剧了在低风速条件下城市的空气污染和热岛效应；而另一方面在风速较大时，高大建筑周围会产生局地强风，影响到行人的舒适与安全，引出行人风环境问题。目前，行人风环境问题日益受到各国的重视，一些发达国家立法要求在建筑物的设计阶段，给出建筑物建成后风环境的影响评价；

本研究通过现场实测以及数值模拟的方法，研究临海建筑群与内陆建筑群内部各区域风场分布特点，分析其风场的差异；提出改善小区风环境的方法与措施。

1 研究对象及研究方法

本研究选定了两个住宅小区，测量地点一为临海建造的住宅建筑群；测量地点二为坐落在市中心，周围高楼林立的写字楼；目前研究行人风场普遍采用的方法是数值模拟和风洞试验。本文采用了实地测试和模拟的方法，探求风场的分布，评定某小区建筑群风场的舒适性，以及有利于削弱行人风场的方法与措施。

2 测量结果与分析

2.1 数值模拟

根据实测时的天气情况，在运用CFD数值计算时，其边界条件按照实际风速与温度来定义。并做一些理想假设。假设一，假设地面处于水平状态。假设二，认为气流各层面之间影响微小。假设三，外界环境与实验区互相不影响。基于上述假设，可将此模型设计为二维稳态问题近似处理。根据当时实际天气情况设定边界条件。经过数值模拟可得出小区的速度场与温度场（图1，2所示）。图1是对测量地点一风场数值模拟的结果，可以看到风场在拐角处及狭缝处发生偏转显著且风速明显增强。

以上述数值模拟成果作为参照，本研究以实地测量为基本原则，研究建筑周围风场分布特点。

图1 临海建筑群风场数值模拟图

2.2 实验测试及结果分析

实验测量所用仪器有热球风速仪和热线风速仪。测量地点一为一临海小区，内部结构紧密，主要由中高层建筑构成。测量当天风力状况为偏北风5～6级，数据处理时，取地面宽阔处风速为8m/s。由于风速不可能保持稳定不变，本实验选用一段时间内的平均风速作为该处风速，使误差降到最低，增强实验本身的严谨性。

在测试地点一四座建筑围成的一个空间内，笔者选取了29个测点，其中入口拐角附近7处，显著风口（狭缝）附近5处，其余布置在靠近建筑物表面及前后排楼间的中央过道处。筛选有代表性的测点，如表1及表2所示，分别为拐角处及风口处的风速值。

从结果看出，当天平均风速仅为8m/s，而上述各测点（转角、狭缝）风速均被显著增强。增强最显著处可为平均风速的2倍。该结果与数值模拟所得的结果保持一致。

图2 测试地点一与测试地点二风速对比图

本实验旨在对比分析靠近海边的建筑群与远离海边的建筑群内部风场速度的差异。由于地点不同造成的周围环境风速不同，引进风速比概念，使两组数据具有可比性，风速比=实际风速/该地点平均风速。测点二周围环境风速由于建筑物的阻挡作用明显小于测点一周围的环境风速。测点以风口和转角处密集布置，即风口和转角处的风速为着重研究对象。图2为在两处建筑群分别测量得到的风速直观对比图。从图中可以看到，测试地点一内部各测点风速比值全面高于测试地点二。对比强烈的测点发生在风口处，临海小区的风口产生强烈的强风效应，而内陆小区风口处风速并没有显著增加，可以看出与内地小区相比临海小区受风场影响较大。

3 结束语

在楼宇密集的建筑群内环境中，行人风场被明显加强的区域是：楼与楼之间的狭缝、狭缝的入口、建筑物转角处；建筑群内部行人风场的产生对行人舒适行有很大影响，应尽可能得到改善；在设计建筑群布局时，可以在风场明显加强的区域，例如风口，转角处等，建设绿化带或摆放艺术雕塑，达到四季防风的目的；沿海建筑群周围的风速较内陆地区大很多，可增加至平均风速的2倍。为了观景需要而建造沿海建筑时，设计前必须要实验确定风环境是否对行人和建筑物安全；内陆建筑布局时，应防止不通风的过密布局，造成空气污染物的堆积。

参考文献

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