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城市規劃CFD模擬設計的數字化研究
時間：2014-01-31 20:54:49 作者：余 莊，張 輝 來源：網絡媒體 閱讀：7171內容摘要：【摘要】介紹了如何建立CFD模擬中城市數字模型。CFD模擬應用在城市規劃與城市氣候關系的研究中，準確、合理的CFD城市數字模型是進行研究的關鍵。將復雜的城市轉化為可在CFD中進行仿真模擬的數字模型，需將城市中的建筑材料性質、水體的數字模型以及城市特征轉化為CFD模型的數字參數，以...【摘要】介紹了如何建立CFD模擬中城市數字模型。CFD模擬應用在城市規劃與城市氣候關系的研究中，準確、合理的CFD城市數字模型是進行研究的關鍵。將復雜的城市轉化為可在CFD中進行仿真模擬的數字模型，需將城市中的建筑材料性質、水體的數字模型以及城市特征轉化為CFD模型的數字參數，以及模擬的邊界條件的建立等。還對該方法的結果進行了分析和總結。
【關鍵詞】CFD模擬，城市規劃，數字模型，
DIGITAL MODEL of CFD SIMULATION design for urban planningYU Zhuang, ZHANG Hui
ABSTRACT: This paper introduces how to set up CFD digital model of city. An accurate and reasonable CFD model is the key to study the relationships between urban planning and city climate. In order to transmit the complicated city into the CFD model used in the simulation, transforming the character of building material, digital model of water and characteristic of city to the parameters of CFD model and establishing boundary factor of simulation are necessary. Further more, the results of this method are analyzed and summarized.
KEYWORDS:CFD, digital model, city, simulation1 引言
城市化是社會經濟發展的必然，城市化也必然帶來了城市問題和環境問題，激化了人口、資源、環境的矛盾。這些矛盾喚起了人類對傳統工業與工業城市的反思以及人類生態文明的覺醒，也增強了人類生態意識和對城市可持續發l的科學理解的逐漸深入。20世紀80年代初，原蘇聯生態學家亞尼茨基（Yanitsky，1984）和生態學家理查德·雷吉斯特（Register，1987）等學者提出了創造生態城市的理想生態模式。在生態城市中，技術與自然充分的結合，人的創造力和生產力得到最大限度的發揮，居民的身心健康和環境質量得到最大的保護，物質、能量、信息高效利用，生態良性循環的一種理想的棲境。
城市氣候作為大區域大氣候背景下形成的一種相對獨立的小氣候，它與城市的發展和人類活動密切相關。地域氣象要素決定了傳統城市形態的特點，良好的城市空間及宜居條件的設計有助于改善城市微氣候，而良好的城市微氣候有利于改善城市環境的熱舒適性并有助于實現建筑及城市節能的目標。本饕韻娜榷冷地區的武漢市為研究對象，通過建立武漢市城市數字模型，利用仿真模擬來研究城市與城市氣候環境的關系，從而為更加合理的城市設計，改善城市熱環境以及建筑及城市節能提供有效的參考依據。
計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是流體力學的一門分支學科，始于本世紀三十年代初的計算機模擬技術，其集流體力學、數值計算方法以及計算機圖形學于一體。它是一種用于分析流體流動性質的計算技術, 包括對各種類型的流體在各種速度范圍內的復雜流動在計算機上進行數值模擬計算。運用CFD技術對一定空間中的氣流建立流體的湍流模型，再根據提供的合理的邊界條件和參數，可以對該空間內的流體流動形成的溫度場、速度場和濃度場進行仿真模擬，并直觀的顯示其設計結果。使用者根據設計結果對其進行合理的分析研究，不斷優化設計方案，尋找有規律性的知識，從而更好的指導工程設計。
城市是一個復雜的物質實體，在城市之中，除了坐落了各種各樣的建筑物之外，還存在著各種各樣的自然地貌如山體、河流、湖泊、盆地等等。氣象資料中的風速、溫度、大氣壓、太陽輻射等參數，城市中的建筑密度、人口密度、植被以及地形特征對于城市的空間布局都會產生各自的影響。因此，將CFD仿真模擬應用在建筑及城市與城市氣候關系的研究中，準確、合理的CFD城市數字模型是進行研究的關鍵。
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