建筑布局对小区气流分布及污染物扩散的影响分析

发布时间：2020-06-20 02:18

【摘要】：住宅小区作为人们主要的生活和活动场所,小区内气流分布一直是人们关注的重点。近年来城市污染问题变得越来越严重,因此住宅小区内空气质量问题也成为了人们关注的重点。所以对住宅小区内气流分布及污染物扩散的研究有着十分重要的现实意义。本文以沈阳市某围合式布局的住宅小区为研究对象。根据沈阳市气候监测站记录的数据确定模拟所需的气象参数。运用FLUENT软件对住宅小区内风速及PM2.5浓度分布进行数值模拟。根据室外风速及PM2.5浓度的评价依据分析数值模拟结果,得出在不同季节(春、夏、秋、冬)的不同常见风向(西南、西北、东北、北、南)和风速(1～2级、3～4级、4～5级)条件下,建筑布局(围合式、行列式、错列式、点群式)对小区内风速及PM2.5浓度分布的影响,得出四季常见气象条件下适宜沈阳市的住宅小区建筑布局。对模拟结果汇总分析,发现风级为1～2级时,围合式、行列式、错列式和点群式布局的住宅小区中靠近来流的建筑间巷道产生的巷道风及两个巷道风汇合的区域风速可达2m/s,PM2.5浓度此处最小,在建筑拐角和背风面风速小于0.5m/s,PM2.5浓度此处最大。风级为3～4级和4～5级时,围合式、行列式、错列式和点群式布局的住宅小区中靠近来流的建筑间巷道产生的巷道风及两个巷道风汇合的区域风速大于5.2m/s,PM2.5浓度此处最小,在建筑拐角和背风面风速小于0.6m/s,PM2.5浓度此处最大。春、夏、秋季节住宅小区内PM2.5浓度均未超过75.Oμg/m3,可暂不考虑PM2.5浓度对行人的影响。冬季住宅小区内PM2.5浓度值均大于75.0μg/m3,不利于行人活动。发现来流风向为西南、西北和东北风时,行列式与错列式的住宅小区空气流通性较好,点群式次之,围合式最差。来流风向为北和南风时,围合式与行列式的住宅小区整体空气流通性较好,点群式次之,错列式最差。得出适宜沈阳市的住宅小区建筑布局为行列式布局。夏季露天烧烤在住宅小区南面和西面时,小区1.5m和4.5m高度处靠近污染源的建筑附近的PM2.5浓度值最大分别可达123μg/m3和101μg/m3,均大于75.0μg/m3,露天烧烤严重影响了附近住宅小区内住户的日常生活。当建筑布局为围合式布局时,污染物不易进入住宅小区,进入住宅小区的污染物扩散速度较慢。当建筑布局为行列式布局时,污染物扩散的速度最快,错列式次之,点群式最差。因此露天烧烤的饭店可设置在住宅小区的建筑长边附近或住宅小区夏季主导风向的下风向。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU984.12;X169
【图文】：

湍流模型,湍流数值模拟,方法

设或者理论，将上的微分方程组封闭，这就形成了所谓的湍流模型。逡逑２．２．３湍流数值模拟研宄方法逡逑现有的湍流模拟的方法如下图２．２所示［４５］。逡逑直接数值模拟（ＤＮＳ，Ｄｉｒｅｃｔｌｙ邋Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）的方法无需对揣流建立模型，直接逡逑用瞬时的Ｎ－Ｓ方程对湍流计算，但湍流属于多尺度不规则的流动，因此想得到所有的尺度逡逑的流动信息，这对于计算机的空间和时间分辨率需求非常高，因此直接数值模拟的方法计逡逑算量大、耗时多、对计算机的内存依赖性极强。因而它难以预测复杂的湍流运动。逡逑非直接数值模拟方法是不直接用瞬时的Ｎ－Ｓ方程对湍流计算，而是对湍流进行某种简逡逑化处理。非直接数值模拟方法可以分为大祸模拟（ＬＥＳ，Ｌａｒｇｅ邋Ｅｄｄｙ邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、Ｒｅｙｎｏｌｄｓ逡逑平均法和统计平均法。逡逑大涡模拟（ＬＥＳ）的方法是用某种滤波函数把大尺度的涡与小尺度的涡分离开来，用瞬时逡逑Ｎ－Ｓ方程直接模拟大尺度的涡，小尺度的涡不直接模拟而是将小尺度的涡对大尺度的涡的逡逑影响通过建立模型的方法来模拟。但由于大涡模拟计算的耗费依然很大

湍流流动,污染物扩散,污染物,湍流输送

以大气层边界内湍流更为剧烈。因为在大气中湍流输送污染物的速率要比分子扩散的速率逡逑大几个数量级，且剧烈的湍流流动会使流场各部分间发生混合与交换，污染物会从高浓度逡逑区域输送到低浓度区域，会加速扩散并逐渐被分散和稀释，如图２．３所示。逡逑但是在主风向上湍流输送污染物的作用有时可被忽略，发生这种情况主要是因为主风逡逑向上的风场的平均风速比脉动风速大的多，此时污染物的输送主要靠风的输送作用。因此逡逑当风速够大时，可以忽略主风向上湍流输送污染物的作用。即当湍流流动越剧烈，风速越逡逑大时，污染物的扩散就越快，污染物的浓度也就会越低。因此可以看出风和湍流是影响污逡逑

【参考文献】