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优化设计:城市中心风环境与空间形态的网格划分

时间:2023-09-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:行人高度处的风场分布是城市室外风环境研究的重要内容,同时近地面摩擦是对行人区风速影响的重要因素之一,增加近地面网格有助于结果精度的提高,因此一般要求地面与地面以上1.5m之间的网格不应少于3层。基于以上的要求,本书南京新街口中心区各区块风环境模拟采用了“三级—多尺度网格”划分方法来划分计算网格。图2-7本书“三级—多尺度”计算网格划分*资料来源:作者自绘

优化设计:城市中心风环境与空间形态的网格划分

scSTREAM软件主要采用的是结构化网格划分方法,表现在计算域中就是将其划分为连续的三维网格单元。结构化网格一般采用直角坐标(Cartesian coordinate),形成内部节点排列规则有序的网格划分,生成速度快且质量较好,易于控制。虽然在求解具有复杂几何形状的流场时受到限制,但由于本书研究对象尺度、建筑数量较为庞大,局部的复杂形态建筑的周边风场计算的不精确可忽略不计。采用结构化网格易于本书采用多重多尺度网格划分方法控制网格数量,提高计算效率

行人高度处的风场分布是城市室外风环境研究的重要内容,同时近地面摩擦是对行人区风速影响的重要因素之一,增加近地面网格有助于结果精度的提高,因此一般要求地面与地面以上1.5m之间的网格不应少于3层。同时风环境模拟宜采用多尺度网格,使研究区域较远处网格疏松,研究区域内网格致密,从而可以在有限的网格数量下,尽可能地提高研究区域内计算结果的精度,但相邻网格尺度的过渡比不宜大于2。

基于以上的要求,本书南京新街口中心区各区块风环境模拟采用了“三级—多尺度网格”划分方法来划分计算网格。如图2-7所示,基础网格尺度为10m×10m×5m(x轴,y轴,z轴),内部过渡比为1,外部过渡比为1.5,基础网格覆盖整个计算域;在基础网格上建立二级网格,网格尺度为4m×4m×2m,过渡比为1.2,二级网格平面范围应略大于建模区域,高度为60 m,60米约为南京新街口中心区各街区平均高度的上四分位数(Upper quartile),能够反映大部分街区的平均高度水平;在二级网格的基础上建立三级网格,网格尺度为2m×2m×0.5m,过渡比为1,三级网格平面范围应略大于研究区域,高度为15m,15m大致可反映南京新街口中心区裙房层的高度。通过多级网格划分,既可保证研究区域行人高度范围内模拟结果的精度,又能控制总网格数量处于合理范围内,本书各模拟区块的计算网格大致可控制在450万网格数以内。

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图2-7 本书“三级—多尺度”计算网格划分

*资料来源:作者自绘

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