基于CFD模拟的不同地形格局风场规律及其风感规划对策

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Fluent 14.0软件对不同山体地形坡度、形态和格局的风场进行CFD(Computational Fluid Dynamics)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.

关键词：景感生态学;风感;CFD模拟;地形;风场

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资助基金：国家自然科学基金青年基金;青岛农业大学高层次人才科研基金

在线出版日期：2021-12-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：3499-3511