风环境模拟生形设计

室外风环境模拟分析报告一、引言室外风环境模拟是对特定区域内的风场进行模拟和分析，从而了解该区域的风速、风向和风流规律，为后续的建筑设计、环境污染评估和风电场规划等提供依据。

本报告通过对地区的室外风环境进行模拟分析，旨在提供相关数据和信息，为相关研究和规划工作提供参考。

二、研究方法本次模拟分析使用风场模拟软件进行，包括基于数学模型和大量实测数据进行的室外流体仿真。

根据该地区的地形和气象数据，建立相应的数值模型，运用计算流体力学方法对风场进行模拟，并得出相应的风速、风向和风流规律等数据。

三、模拟分析结果根据模拟分析的结果，本地区的风环境特点如下：1.风速分布：通过模拟分析，我们得到了本地区不同位置的平均风速分布图。

结果显示，该地区的平均风速在5-8m/s之间，风速较为适中。

同时，分析结果还显示，地形起伏和建筑物的干扰对风速分布有较大的影响，局部区域可能会存在阻挡风的现象。

2.风向分布：风向是指风的来向，通过模拟分析，我们得到了本地区不同位置的风向分布图。

结果显示，该地区的风向主要集中在东北风和西南风，分别占总风量的40%和30%，其余的风向占比较小。

3.高低空风流规律：根据模拟分析，我们得知该地区在高空存在风流的现象。

高空风流主要受大气环流系统、地球自转和地形因素的综合影响，平均风速较大，风向相对一致。

而在低空，地形和建筑物的干扰导致风流较为复杂，且平均风速较低。

因此，在建筑设计和规划风电场时，需要考虑风流规律的差异性。

四、影响因素分析本模拟分析还对影响该地区风环境的因素进行了分析。

主要的影响因素包括以下几个方面：1.地形因素：本地区地形起伏较大，山脉和平原交错分布，对风的流动产生一定的阻挡和导流作用，使得风速和风向存在差异性。

2.建筑因素：大型建筑物和高楼大厦对风流产生阻挡和干扰作用，使得风速分布不均匀，风向变化不定。

3.气象因素：季风、气压和温度等气象要素对风环境有一定的影响，如季风的方向和强度会直接影响风向和风速的分布。

收稿日期：2022-01-04作者简介：胜兴（1985-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士。

基于CFD 的校园室外风环境模拟分析和优化设计胜兴1，崔洁1，季爱宇2，李晖1，刘宇昕1（1.沈阳工程学院能源与动力学院，辽宁沈阳110136；2.辽宁长鑫工程技术有限公司，辽宁开原112300）摘要：针对某大学校园的室外风环境问题，建立校园内建筑的三维计算模型，通过PHOEN ‐ICS 软件确定合理的计算区域、网格划分及边界条件，利用模型算法对夏季和冬季的校园风环境分别进行模拟计算。

根据模拟结果，探讨校园内存在的风环境问题及形成的原因，结合相关的评价标准及行人的舒适度对室外风环境做出评价，总结该高校校园的风环境特征，从校园整体布局、建筑群布局优化、建筑单体设计等方面提出优化风环境的策略，为校园的建设和规划提供参考和借鉴。

关键词：校园建筑；CFD 模拟；室外风环境中图分类号：TU119文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0001-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.001第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）风环境作为室外影响人体舒适度的重要因素之一［1-2］，已经受到业内诸多学者的关注。

目前，研究室外风环境的方法主要有3种：实地测量、风洞试验及使用计算流体力学（CFD ）技术对流场进行模拟。

张泽超等［3］利用HYBPA2019软件，对某住宅区室外风环境进行了模拟研究，得到了该小区冬夏两季的风速、风压及空气龄数值。

单雅琪［4］利用ENVI-met 模拟了布局模式在高层住宅园区内的冬季风环境情况，分别从风速值和风速变化比两个方面分析了建筑周围的风环境，得出了高层建筑园区内的不同布局形式对建筑室外的风环境的影响。

CAD中的风力模拟技巧与实践风力模拟对于建筑设计和结构分析来说是非常重要的一项技术。

在CAD软件中，我们可以通过模拟风力的作用来评估建筑物的稳定性和结构的可靠性。

本文将介绍一些在CAD中进行风力模拟的技巧与实践。

1. 建立几何模型在进行风力模拟之前，首先需要在CAD软件中建立建筑物的几何模型。

可以通过画线、绘制矩形、圆形等基本图形以及借助工具栏中的工具来构建建筑物的形状。

确保几何模型的精度和完整性是非常重要的。

2. 设置风场在进行风力模拟之前，需要设置风场参数。

风场参数包括风速、风向和风荷载的分布情况。

可以在CAD软件的属性设置中选择相应的风场参数，并在建筑模型周围设定合适的范围。

3. 风荷载计算与分析一旦建立了几何模型并设置了风场参数，就可以进行风荷载的计算与分析了。

通过在建筑物表面或结构上放置传感器，可以统计风力的作用力和压力的分布情况。

CAD软件通常会以颜色表示不同位置处的风荷载大小。

4. 结果可视化CAD软件通常具有强大的可视化功能，可以对风力模拟的结果进行直观展示。

可以通过绘制力的矢量图、生成风荷载云图以及计算建筑物的位移和应力来分析风力对建筑物的影响。

这样可以帮助设计师和工程师更好地理解建筑物在风力作用下的行为。

5. 优化设计通过风力模拟的结果，可以根据建筑物在风力作用下的表现进行优化设计。

例如，可以调整建筑物的形状、增加结构的强度或加强连接部位等，以提高建筑物的稳定性和耐风性。

6. 验证实验在进行优化设计之后，可以利用CAD软件进行验证实验。

通过在风洞中进行物理模型的实验，并将实验数据与CAD中的模拟结果进行对比，以验证风力模拟的准确性和可靠性。

这样可以对建筑物的风力性能进行更全面的评估。

总结起来，CAD软件在风力模拟中扮演着重要的角色。

通过建立准确的几何模型、设置合适的风场参数、计算风荷载并进行结果可视化，可以帮助设计师和工程师更好地理解建筑物在风力作用下的行为。

通过优化设计和验证实验，可以提高建筑物的稳定性和耐风性。

风力发电技术中的风场模拟与优化设计随着能源需求的不断增长，人类对取之不尽的自然资源——风力的利用程度也在不断提升。

风力发电技术作为可再生能源中的一项主要技术，已被广泛应用。

在风力发电技术的研究中，风场模拟和优化设计是非常重要的环节之一。

一、风力发电的现状与挑战近年来，风力发电技术得到了飞速的发展。

根据国际能源署的报告，2019年全球的风力发电容量已经超过了600吉瓦。

其中，欧洲成为了全球最大的风力发电市场，其占全球风力发电总容量的近50%。

在中国，风力发电技术也得到了迅速的发展，已成为中国主要的可再生能源之一。

截至2020年底，中国的风电总装机容量已经达到了230.65吉瓦，占全球比例的一半以上。

然而，随着风力发电容量的逐渐增加，风力发电面临着一些挑战。

首先，风力发电量的不稳定性是令人关注的问题。

由于风力的不稳定性，风力发电并不总是能够实现最大的发电功率，这导致了风力发电的效率低下。

其次，风力发电机组的维护与保养也给风电厂带来了巨大的压力。

由于风力发电机组通常安装在海上或山区等环境恶劣的地方，其维护难度大，成本高。

针对这些问题，科学家们通过风场模拟和优化设计技术寻找解决方案。

二、风场模拟在风力发电中的应用风场模拟是指对某一地区的风能进行系统模拟和分析，了解其风能资源状况，估计风能发电容量。

风场模拟是风力发电设计和制造的前置技术，与风力发电的效益密切相关。

在风力发电中，人们通过风场模拟技术分析当地的地形、气象状况、风力等因素，了解当地的风资源情况，进而为风力发电机组的布置和功率选择提供依据。

在风场模拟中，常用的方法包括场流模拟、CFD模拟、及数值方法等。

三、优化设计在风力发电中的应用优化设计是针对风力发电系统中存在的问题提出解决方案的过程。

在风力发电的优化设计中，可以采用流体力学分析、模型试验、原型试验、及故障诊断等多种手段。

其中，流体力学分析应用广泛。

在流体力学分析中通过模拟各种气流条件，得出对不同气流条件下风电机组发电量的影响程度，进而优化风力发电的方案，提高其效率和稳定性。

某小区区建筑风环境模拟报告目录1. 模拟过程及使用软件介绍 (2)1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍 (2)1.2 建筑风环境模拟过程 (2)1.2.1 几何模型的建立 (3)1.2.2 网格的划分 (5)1.2.3 求解参数设置 (6)2. 模拟结果 (12)3. 建筑风环境模拟研究思路及问题 (16)附录I 从百度地图获取三维几何模型的尝试 (17)附录2 Fluent入口边界速度UDF命令 (19)REFERENCE (19)建筑风环境的研究主要有三种方式：现场实测、数值模拟和风洞试验。

随着计算机软硬件技术水平的发展，计算能力及计算精度不断提高，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics：CFD）的理论和方法得到了不断改进。

基于CFD 技术对流场进行模拟具有操作周期短，操作成本低，可反复修改的特性，相比较于现场实测和风洞试验具有更广阔的应用前景。

但是由于数值模拟技术对输入的参数十分敏感，必须辅以现场实测或风洞试验的验证。

本次模拟区域直径500m，模拟的工况为10m高度处风速为10m/s，风向为225°，输出结果查看高度10m,20m,40m,78m,100m处的速度云图、速度矢量图和压力云图。

1. 模拟过程及使用软件介绍1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍（1）前处理软件ANSYS ICEM CFD 15.0ICEM是ANSYS CFD软件族中前处理软件之一。

具有强大的网格划分功能，接口丰富，可接受绝大多数几何模型格式导入，例如AUTO CAD、SolidWorks、PRO/E等。

（2）求解软件ANSYS Fluent 15.0占据CFD领域绝对领先地位的流体仿真软件。

具有多种物理算法、物理模型。

在医学、航天、机械工程等领域均应用广泛。

（3）后处理软件Tecplot 360提供丰富的绘图格式，具备强大的CFD结果可视化功能，图形美观。

1.2 建筑风环境模拟过程使用计算流体力学对建筑室外风场进行数值模拟一般包括以下四个步骤：（1）几何模型的建立（2）对几何模型进行合适的网格划分（3）将划分网格后的模型导入Fluent，设置求解参数并求解（4）结果的后处理（速度云图、速度矢量图、压力云图等）1.2.1 几何模型的建立在几何模型的建立部分，现阶段采用的是陈宸的模型，他是根据彰武校区附近区域的城规图建立CAD 三维模型（据陈宸描述来自他建筑学院的朋友提供）。

建筑群风环境的数值模拟仿真优化设计3赵　彬　林波荣　李先庭　江　亿提 要　文中就建筑群风环境与住区环境舒适性的重要关系作了简要阐述后,介绍预测仿真建筑群风环境的不同方法,并着重比较了自各的特点。

鉴于数值模拟方法价廉、快速、信息多、不受条件限制的优点,提出基于数值模拟方法的建筑群风环境优化设计思路,并给出两个典型的用数值模拟方法优化设计建筑群风环境的实例。

由所举实例可以看出,数值模拟技术可作为建筑群风环境优化设计分析的有力工具,从而有效地对建筑群风环境问题进行研究和分析。

关键词　建筑群　风环境　数值模拟　计算流体力学　仿真　预测文章编号　1000-3363(2002)02-0057-03 中图分类号　TU111 文献标识码　A3本文系国家重点自然科学基金资助项目(批准号59836250)1前言风是构成室外环境的重要因素之一。

随着高层建筑和超高层建筑的出现,再生风和环境二次风环境问题逐渐凸现出来。

在高低层建筑鳞次栉比的“山谷”中,由于建筑单体设计和建筑群体布局不当而导致行人举步维艰或强风卷刮物体撞破玻璃的报导是屡见不鲜的①。

最为极端的莫过于1982年美国纽约曼哈顿岛世界贸易中心附近一栋高层建筑前的广场上,一位女士在行走时被强风刮倒而受伤,一怒之下向纽约最高法院控告建筑设计和施工上的缺点并要求赔偿650万美元,室外风环境设计的重要性由此可见一斑。

这些事例提醒规划师和建筑师,风环境和再生风环境问题已不容忽视。

然而,可能是对室外风环境的预测不够重视或缺乏有效的技术手段,当设计师们在对小区进行规划时,更为常见的做法是过多地把注意力集中在了总平面的功能布置、美观设计及空间利用上,而很少(或仅仅凭经验)考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的各种影响。

事实上,良好的室外风环境,不仅意味着在冬季盛行风风速太大时不会在小区内出现人们举步维艰的情况,还应该是在炎热夏季能利于室内自然通风的进行(即避免在过多的地方形成旋涡和死角)。

建筑设计中的风环境模拟在建筑设计领域，风环境模拟正逐渐成为一项不可或缺的重要工具。

它不仅能够影响建筑的舒适度和能源效率，还对建筑的结构安全性和周边环境的质量有着深远的影响。

风环境模拟是什么呢？简单来说，就是通过计算机技术和相关的数学模型，来预测和分析在特定的建筑布局、地形地貌以及气象条件下，风的流动情况和特性。

这就好比我们在建造一座真实的建筑之前，先在虚拟的世界里进行一场“风的实验”。

为什么要在建筑设计中进行风环境模拟呢？首先，良好的风环境可以提高建筑内部的自然通风效果，减少对机械通风和空调系统的依赖，从而降低能源消耗。

想象一下，在炎热的夏天，如果能够通过巧妙的设计让凉爽的风自然地在建筑内流通，那不仅能节省大量的电费，还能让居住者感到更加舒适和健康。

其次，风环境模拟对于建筑的结构设计也至关重要。

强风可能会对建筑物产生巨大的压力和冲击力，如果在设计时没有充分考虑到风的作用，可能会导致建筑结构的损坏甚至倒塌。

通过风环境模拟，设计师可以提前了解风对建筑的影响，从而采取相应的加强措施，确保建筑的安全性。

此外，风环境还会影响到建筑周围的行人舒适度。

比如在高楼林立的城市中，狭窄的街道可能会形成“风洞效应”，导致风速突然增大，给行人带来不适甚至危险。

通过模拟，设计师可以优化建筑的布局和外形，减少这种不利影响。

那么，风环境模拟是如何进行的呢？这通常需要以下几个步骤。

第一步是收集相关的数据，包括建筑所在地区的气象资料、地形信息、周边建筑物的分布等等。

这些数据就像是模拟的“原材料”，越详细和准确，模拟的结果就越可靠。

接下来，需要选择合适的模拟软件和数学模型。

目前市场上有许多专业的风环境模拟软件，它们基于不同的理论和算法，但目的都是为了尽可能准确地模拟风的流动。

在输入数据和设置好模型参数后，计算机就开始进行复杂的计算和分析。

这个过程可能需要花费一定的时间，取决于模型的复杂程度和计算机的性能。

最后，模拟完成后，设计师会得到一系列的结果，比如风速分布、风压分布、气流轨迹等等。

风的模拟实验原理和方案风的模拟实验原理是通过建立一个模拟风场的装置，通过产生气流，模拟自然界中各种风的情况，以便进行研究和实验。

其主要原理可以分为以下几个方面：1. 空气流动原理：风的产生是由于空气的流动。

在地球上，大气层中的空气受到地球自转、地形、气温差异等因素的影响而形成气流，进而形成风。

模拟实验中通常通过产生气流来模拟风的流动。

2. 力学原理：风的运动可以由力学原理来描述，如流体力学中的流速、流量、压强等参数。

模拟实验中需要考虑这些参数，并利用风洞等装置来测量和控制。

3. 运动原理：风在地球上通常呈现不同的运动方式，如垂直上升气流（热气球升空）、水平气流（海风）等。

模拟实验中需要根据研究对象的需要选择合适的运动模式，并进行相应的调整和控制。

根据以上原理，进行风的模拟实验需要设计合适的方案和装置。

常见的模拟风场的装置有风洞、风隧等。

具体方案可以包括以下步骤：1. 设计实验装置：根据实验需求，确定实验装置的尺寸、形状、材料等参数，如风洞的大小、形状、风口位置等。

2. 产生气流：通过风机、压缩空气等方式产生气流，使其在实验装置中形成流动状态。

3. 流动参数测量：使用适当的传感器和测量工具，对气流中的流速、压力等流动参数进行实时测量。

4. 控制参数调整：根据实验需求，对实验装置中的参数进行调整和控制，以模拟不同的风场情况。

5. 观察和记录：通过相机、压力计、流速计等设备对实验结果进行观察和记录，以便后续数据分析和研究。

综上所述，风的模拟实验原理和方案是基于空气流动的力学原理，通过实验装置产生气流来模拟自然界中的风场情况，从而研究和探索风的特性和作用。

论风环境对建筑设计的重要性以及风环境模拟的方法(共11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--论风环境对建筑设计的重要性以及风环境模拟的方法成员组长：黄瑞云 14组员：赵小玲 11组员：王丹 09摘要：本论文论述了风环境对建筑设计的重要性以及各种风环境的模拟方法介绍，最后利用风环境模拟方法中的PHOENICS软件模拟了行政服务中心项目的风环境。

关键词：风环境绿色建筑舒适流通风速风压 PHOENICS正文：随着人们生活水平的提高，人们对居住、办公环境的要求越来越高。

如何在建筑室内各部分维护良好通风的同时避免废弃回流，在室外环境规划中维护“风道”，促进城市空气流通更新与人们聚集区域的风速舒适与减轻污染，成为设计建筑风环境的基本考虑。

建筑群风环境与建筑室内通风是营造人体生理舒适性的主要因素，而且通风效率与建筑节能直接相关，是可持续发展的“绿色建筑”的重要主题。

对于中国这样广大地区的气候环境差异，造成南北方、长江流域以及亚热带地区完全不同的风环境考虑，建筑布局如何适应当地气流条件，以及采暖节能与制冷节能对风环境的完全不同要求，都对建筑设计提出了要求。

随着人口密度的提高，用地开始紧张，高层建筑成了开发商们的首选。

风荷载是高层建筑的主要侧向荷载之一。

1926年9月美国迈阿密市麦芽喀隆大楼在台风袭击后发生塑形变形，顶部残余位移达米。

我国深圳一座超高层建筑在多次不同风洞测验中，还发现横风向强烈风震现象。

众多工程实例表明，结构抗风分析是高层建筑重要设计计算的因素。

当然风环境不仅对建筑产生影响还会对建筑周边的行人产生影响。

当一栋大楼矗立起来，不可避免地改变了原来吹经此处的风的走向，即改变此片地块的风环境。

这种改变有可能产生不良影响。

例如商业街和成排成列的住宅区两旁，形成人工“街道峡谷”，也可以说是弄堂，风汇合在街道弄堂里，由于“峡谷效应”，风速加大，出现局部强风，加上建筑物的阻滞，形成漩涡和强烈变化的升降气流等复杂的空气流动现象。

街区尺度风环境数值模拟方法及评估指标提出随着城市化进程的加速和人口的增长，城市空气质量和环境问题变得日益突出。

街区尺度的风环境数值模拟方法及评估指标的提出，对于改善城市居民的生活质量和城市环境的可持续发展具有重要意义。

街区尺度的风环境数值模拟方法是通过计算机模拟和数值计算，对城市街区内的风速、风向、温度等参数进行模拟和预测。

这种方法可以帮助城市规划师和设计师从风环境的角度评估和优化城市街区的布局和建筑设计。

通过模拟方法，可以分析街区内的风动力学特征，预测风速、温度分布等参数，并根据这些参数对城市街区进行规划和设计。

在街区尺度的风环境数值模拟方法中，有几个重要的方面需要考虑。

首先是建模方法的选择。

常用的建模方法有CFD方法（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学方法）、LES方法（Large Eddy Simulation，大涡模拟方法）等。

不同的方法有不同的适用范围和精度，需要根据具体的情况选择合适的方法。

其次是边界条件的设定。

在模拟过程中，边界条件的设定直接影响到模拟结果的准确性。

需要考虑街区的尺度、周围建筑物的布局和高度等因素，合理设定边界条件，以提高模拟结果的可靠性。

此外，还需要考虑模型的验证和验证指标的选择。

模型的验证是指通过与实测数据对比，来验证模型的准确性和可靠性。

验证指标的选择需要根据具体的研究目的来确定，常用的指标包括风速分布、风向变化、温度分布等。

街区尺度风环境数值模拟的评估指标是衡量街区风环境质量的重要标准。

评估指标可以分为定量指标和定性指标两类。

定量指标可以通过具体的数值进行评估，如平均风速、风速方向标准差等。

定性指标则是通过主观判断来评估，如舒适度、可居住性等。

除了评估指标，街区尺度的风环境模拟还需要考虑不同人群的需求和舒适性。

不同的人群有不同的风环境需求，如商业区需要较高的通风量，住宅区需要较低的风速等。

因此，在模拟过程中需要考虑不同人群的需求，以提高街区的舒适性和适应性。