基于實際峽谷地形風(fēng)場數(shù)值模擬的建筑微觀選址

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1、浙江理工大學(xué)學(xué)報!自然科學(xué)版"#第!!卷#第!期#"#$%年%月&'()*+,'-./012+*34526705/8*290):2;',?!!#='?!#@+<"#$%文章編號!!"#$6$%&!"'(!&#($6(J'$6("基于實際峽谷地形風(fēng)場數(shù)值模擬的建筑微觀選址唐!昂+%傅!軍I%施紅輝+%董若凌+!浙江理工大學(xué)#+?機械與自動控制學(xué)院$I?建筑工程學(xué)院#杭州!$##$E"!!摘!要!利用高分辨率地形高程數(shù)據(jù)建立山區(qū)地形模型#運用計算流體力學(xué)![OW

2、"技術(shù)#對峽谷近地層風(fēng)場進行數(shù)值模擬#評估該地貌下風(fēng)場特性的分布規(guī)律#提出建筑微觀選址建議%以A%g方向為間隔對風(fēng)場區(qū)域進行數(shù)值模擬#對比模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)&來流風(fēng)向與峽谷夾角越小#峽谷內(nèi)風(fēng)速增強效果越明顯$氣流受到地形走勢不同山體的遮擋效應(yīng)干擾#流速出現(xiàn)不同程度加強$氣流進入開闊地帶后#風(fēng)速降低#湍流強度變化趨向穩(wěn)定%在風(fēng)速較小'湍流變化穩(wěn)定的地區(qū)可作為建筑微觀選址的最佳區(qū)域%關(guān)鍵詞!峽谷地形$數(shù)值模擬$風(fēng)剖面$湍流強度$建筑選址中圖分類號!78DEA?$!!!文獻(xiàn)標(biāo)志碼!M特性進行數(shù)值計算$研究峽

3、谷內(nèi)風(fēng)剖面和湍流強度(!引!言的分布規(guī)律$對山地建筑的選址工作提供建議%隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展$對沿海丘陵地區(qū)開!!高精度地形模型數(shù)字化發(fā)建設(shè)的需求日益迫切%這些區(qū)域地形地貌結(jié)構(gòu)特殊$由于各種地形的阻礙干擾作用$近地層流動風(fēng)場美國太空總署"=M4M#和國防部國家測繪局會出現(xiàn)氣流上升(下沉和局地繞流等復(fù)雜多變的運"=_@M#聯(lián)合繪制的4V7@":/(;;,0)+S+);']'3)+]/<動形式$在季風(fēng)(臺風(fēng)(副熱帶高壓等天氣系統(tǒng)的影G2::2'*#數(shù)據(jù)庫覆蓋了地球陸地表面E#L以上的地響下$更易發(fā)

4、生因較強風(fēng)荷載對建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生功形數(shù)據(jù)$對復(fù)雜山體丘陵等地形具有較高精度的雷能損壞的情況%因此在整個山地城市規(guī)劃設(shè)計過程達(dá)影像數(shù)據(jù)%為快速建立大范圍地形的計算模型$中$建筑場地的預(yù)選址工作起著重要的作用%在該數(shù)據(jù)庫中下載寧波市沿海山區(qū)的數(shù)字地形高程&$'&A'對山地地形的風(fēng)場研究$U)2--2;/:等利用數(shù)據(jù)$生成;2-格式的文件%將高程數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)匾裑OW技術(shù)模擬不同坡度山形下過山氣流的湍流情知區(qū)域的海拔高度和經(jīng)緯度進行對比驗證$以保證&"'況$得到了風(fēng)場變化的一般規(guī)律%李正良等擬地形數(shù)據(jù)的正確

5、性%將地形文件導(dǎo)入地圖繪制軟件合分析了針對不同地貌特征下山地風(fēng)加速效應(yīng)的U,'I+,@+]]0)中$利用空間產(chǎn)品制作功能對地形修正算法%但這些研究并未針對實際峽谷地形的表面進行離散化處理$生成分辨率為%G的等高線變化來考慮建筑選址$對實際工程應(yīng)用的指導(dǎo)意圖$如圖$所示%在三維建模軟件V/2*'50)':中進義有限%行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理$導(dǎo)出具有光滑曲面的三維實本文以奉化市裘村鎮(zhèn)黃賢村山體地形為研究對體模型$該模型文件可在_[F@軟件中進行網(wǎng)格劃象$獲取復(fù)雜地形條件下高分辨率的地形表面數(shù)據(jù)$分$如圖

6、"所示%為方便描述不同山體模型之間的&!'采用[OW數(shù)值模擬方法$對整個峽谷地形的風(fēng)場相互作用$將四個獨立山體依次命名為$("(!(A號收稿日期!"#$AB$"B#"基金項目!國家自然科學(xué)基金項目"%$$CEA!"#)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項目""#$!6TN6$!#)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目""#$A$#!!E#$!#作者簡介!唐!昂"$DD#B#$男$河南南陽人$碩士研究生$主要從事流體數(shù)值模擬方面的研究%通信作者!傅!軍$F6G+2,!-(1(*!a:;(?0S(?5*A"A!!!!

7、!!!!!!!!!!浙!江!理!工!大!學(xué)!學(xué)!報"#$%年!第!!卷山體$并對峽谷地形的典型區(qū)域進行編號$分別為函數(shù)要求設(shè)定$增長因子設(shè)定為$?#C$最大網(wǎng)格尺M(X([(W(F$如圖"所示%寸為!#G%網(wǎng)格總數(shù)量約為E%#萬$計算區(qū)域網(wǎng)格如圖!所示%圖$!黃賢村局部山體的等高線"放大圖#圖!!核心山體處的局部網(wǎng)格"?"!計算工況和觀測點設(shè)置為全面反映不同方向來流風(fēng)的影響$本次數(shù)值模擬在#"!N#g風(fēng)向范圍內(nèi)由南向北"定義為#g風(fēng)向角#開始(按逆時針方向每隔A%g設(shè)置一個風(fēng)偏角圖"!黃賢村山體

8、的三維實體曲面工況$總共進行了E個不同風(fēng)偏角工況的數(shù)值模擬%'!幾何模型根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶值慕y(tǒng)計資料$該地區(qū)受季風(fēng)氣候影響$常年主導(dǎo)風(fēng)向為==Z和44Z"即西北偏北方整個裘村鎮(zhèn)山體模型的核心地區(qū)長"7方向#向和西南偏南方向#%這兩個風(fēng)向分別和$E#g及A#E$G$寬":方向#A"N!G$高"I方向#!"#G%!"%g風(fēng)向角吻合較好$在數(shù)值計算過程中可重點考為使大氣運動得到充分發(fā)展$需要設(shè)置合適尺度慮這兩個風(fēng)向角下峽谷地形風(fēng)場的分布特性%在峽的計算區(qū)域$使流域阻塞率小于!L$避免因計算谷內(nèi)按照地形走勢