基于道路布局的城市区域热环境数值模拟研究.doc

基于道路布局的城市区域热环境数值模拟研究 　　 摘 要：对整个长沙市城区建筑及道路进行建模，并采用CFD软件Fluent对长沙市区域热环境进行模拟分析，结合红外线温度图对比验证.研究结果表明：绿地、水体覆盖面积对缓解城市热岛效应、改善城市空气质量有很大的作用；城市道路布局与城市区域热环境有很大的关联，城市道路的合理设计和布局可以很好地利用城市主导风进行自然通风；高层建筑布局与道路走向设计应当相契合，前后、高低错落布置，减少大面宽建筑，充分利用城市道路通风改善城市区域热环境. 　　关键词：道路布局；城市热环境；热岛效应；数值模拟 　　中图分类号：TU111 文献标识码：A 　　 　　Numerical Simulation Study of Urban Thermal Environment Based on the Road Layout 　　LE Di1, LI Nian-ping1?k, SU Lin1, LI Jing2, WEI Xiao-qing1 　　(1. College of Civil Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China; 　　2. China Automobile Industry Engineering Corporation, Tianjin 301600, China) 　　 Abstract:The simulation and analysis of the Changsha urban thermal environment and the analysis of the infrared temperature map of Changsha urban area were presented. The results have shown that green land and water coverage have significant effects on alleviating the urban heat island effect and improving urban air quality. The results have also shown that the road layout of the city is really relevant to urban regional thermal environment, and the rational design of urban road layout may take the advantage of the prevailing wind for natural ventilation, and the layout of high-rise buildings should be coincident with the urban road direction to utilize the urban roads ventilation to improve the thermal environment. 　　Key words:road layout; urban thermal environment; heat island effect; numerical simulation 　　 　　 随着城市的高速发展，人口密度急剧增加,城市用地日趋紧张，人均占用居住空间逐渐减少，引发了现代建筑的竖向发展以及城市建筑密度的增加.高层建筑的大量建设，一方面大大增加了建筑排热密度，使热岛效应更为严重，城市热环境恶化[1-3]；另一方面，高层、高密度建筑群对城市自然通风造成很大影响，使得无法顺利排出建筑废热及被污染的空气，城市热环境和空气质量更难以通过自然通风来改善[4]. 　　本文以长沙市主城区为研究对象进行数学建模，用Fluent软件进行模拟计算，对模拟结果进行分析，并与红外线温度图进行对比研究. 　　1 数学模型 　　本文采用k-ε湍流模型对建筑物的绕流进行模拟计算，流体流动的基本控制方程[5]如下. 　　质量守恒方程： 　　?И郸血?t+(ρu)x+(ρv)y+(ρw)z=0.(1) 　　式中：ρ为密度；t为时间. 　　动量守恒方程： 　　?И?(ρu)t+(ρuu)x+(ρuv)y+(ρuw)z= 　　 ?氮?x(μux)+?氮?y(μuy)+?氮?z(μuz)－ 　　 px+Su， (2) 　　?И?(ρv)t+(ρvu)x+(ρvv)y+(ρvw)z= 　　 ?氮?x(μvx)+?氮?y(μvy)+?氮?z(μvz)－ 　　 py+Sv， (3) 　　?И?(ρw)t+(ρ