基于CFD模拟的不同地形格局风场规律及其风感规划对策

• 作者: 王凯 梁红 严岩
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 景感生态学 风感 CFD模拟 地形 风场
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 页码范围: 3499-3511
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb202007241939

摘要

近地表地形的风场受坡度坡向、地表形态和空间格局等地形要素的控制，从而影响人的"风感"体验，是人居环境的选址与布局需要考虑的重要因素。通过建立地形3D模型、划分网格、设定模拟工况，运用Fluent14.0软件对不同山体地形坡度、形态和格局的风场进行CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟。结果发现：(1)坡度在0.3以下对地形风场影响较小；当坡度大于0.5时，随坡度增大背风坡风影区逐渐增大，挡风效果更加明显；坡度大于0.7以后，随着风影区加大，回流涡旋更加明显。(2)风场受到周边地形形体的影响，尤其是迎风面和背风面截面变化率。迎风面截面变化率越大，风速变化越快；背风面截面变化越大，背风面的出现风影区和回流涡旋的几率越大。迎风面出现凹形迎风口会形成气体滞留区，而背风面凹形口后部会增加风影区和回流涡旋出现的几率。(3)不同地形格局对单个地形的风场具有强化和减弱效果。"三面环山"的相对封闭的地形格局有利于形成稳定的风场，并提高风感舒适度。在人居环境的风感营造和优化中，需要避开风感敏感区域，即风速激增区、回流涡旋区、无固定风向的强烈湍流区、气流不流通的静风区和气流死循环涡旋区等风感敏感区，并利用植被或者人工构筑物来消除敏感区或削弱这一影响。并根据不同的气候类型和城市特点进行选址、地形改造或者进行内部地形格局调整和优化，以提高风感舒适度。选择开放型地形格局和低坡度、平行风向的流线型地形能够加强通风，而塑造封闭性地形格局和垂直风向的陡坡地形能够减小风速。