高大建筑物影響城市粗糙副層流場特征的數(shù)值研究

doi:10.3969/2012jms.0088

首頁 > 過刊瀏覽>2012年第32卷第4期 >385-394. DOI:10.3969/2012jms.0088

高大建筑物影響城市粗糙副層流場特征的數(shù)值研究
DOI:
                        10.3969/2012jms.0088
                    
CSTR:
                        
                    
作者:
                        
                        
                    
作者單位:
作者簡介:
通訊作者:
中圖分類號:
基金項目:國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2010CB428501);國家自然科學(xué)基金資助項目(40605005)

Numerical study on effects of high-rise buildings on airflow characteristics in the urban roughness sublayer

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摘要:

用數(shù)值模擬方法研究了高大建筑物對城市粗糙副層氣流場特征的影響。數(shù)值模式采用基于雷諾平均納維—斯托克斯方程組的應(yīng)用計算流體力學(xué)FLUENT軟件,次網(wǎng)格湍流參數(shù)化選用k-ε閉合方案。建筑物用立方體表示,并規(guī)則排列于模擬區(qū)域內(nèi)。通過改變高大建筑物的數(shù)量與位置,對建筑物陣列內(nèi)及其上空的氣流特征進(jìn)行了多個算例的數(shù)值模擬。依據(jù)模擬結(jié)果計算獲得建筑物區(qū)域的面積平均風(fēng)速廓線,結(jié)果表明各算例的粗糙副層風(fēng)速廓線各不相同。運(yùn)用動力學(xué)方法由風(fēng)速廓線計算出各算例的零平面位移高度和粗糙度,并與幾種計算零平面位移高度和粗糙度的形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行了比較檢驗(yàn)。結(jié)果表明兩種形態(tài)學(xué)方法(Ba、Ma)計算所得的零平面位移高度與動力學(xué)方法計算結(jié)果很接近,但對于粗糙度而言,幾種形態(tài)學(xué)方法的計算結(jié)果都明顯偏高。

Abstract:

The effects of high-rise buildings on airflow characteristics in the urban roughness sublayer are numerically investigated. The computational fluid mechanics software FLUENT based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (RANS) is employed with the k-ε closure as the sub-grid turbulence parameterization scheme. The buildings are represented by the cubes, which are regularly arrayed in the domain. The airflow characteristics within and above the building arrays are numerically simulated for multiple cases with the variation of number and location of the high-rise buildings.The wind speed profiles are computed and averaged in the building-occupied area. Results show that for these cases the wind speed profiles are different from one another in the urban roughness sublayer. The zero-plane displacement height and roughness length computed by five morphological methods are evaluated against those computed from the wind speed profiles for the cases. It is found that the zero-plane displacement heights by the two morphological methods (Ba and Ma) are close to those from the wind speed profiles, while all the morphological methods produce the roughness lengths significantly larger than those from the wind speed profiles.

參考文獻(xiàn)

相似文獻(xiàn)

引證文獻(xiàn)

引用本文

劉罡,孫鑒濘,王霄雪.高大建筑物影響城市粗糙副層流場特征的數(shù)值研究.氣象科學(xué),2012,32(4):385-394 LIU Gang, SUN Jianning, WANG Xiaoxue. Numerical study on effects of high-rise buildings on airflow characteristics in the urban roughness sublayer. Journal of the Meteorological Sciences,2012,32(4):385-394

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收稿日期:2011-11-08
最后修改日期:2012-01-10
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在線發(fā)布日期: 2012-08-16
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