基于CFD数值模拟的街区微热环境评估方法

技术特征：
1.一种基于cfd数值模拟的街区微热环境评估方法，其特征在于，包括：统计目标街区的相关数据，将所述目标街区简化成多个分区，计算各分区的综合孔隙率；根据各所述分区内建筑功能特征，确定每个分区内存在的人为热排放类型，计算各分区内各类型人为热排放；将由分区构成的目标街区作为多孔介质区域，建立多孔介质数学模型计算各所述分区的多孔介质参数；建立由分区构成的目标街区的三维几何模型，并进行网格划分，将所述人为热排放作为热力边界条件，对所述目标街区进行流体动力学仿真计算；对计算结果进行后处理，分析目标街区内风速分布和温度分布，对街区微热环境进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标街区的相关数据包括建筑高度和用地性质；所述将目标街区简化成多个分区具体通过建筑体合并的方法进行，分区后对各分区的建筑高度、建筑密度、建筑形态和用地性质进行统计。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分区的综合孔隙率通过下式确定：其中，代表综合孔隙率，v
i
为分区内第i个开敞空间的平均体积，v
j
为分区内第j个建筑的体积；v
i
＝πr
i2
l
i
，l
i
为分区内第i个开敞空间的高度，r
i
为分区内第i个开敞空间的开敞面积的半径，w、h分别为开敞空间内街道的平均宽度、平均高度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人为热排放类型包括人类新陈代谢热排放、生活热排放和交通热排放。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每个分区的人类新陈代谢热排放量q
i
按面积权重分配计算：e
m
为活动状态总的人类新陈代谢热排放量，e
m
＝m
p
n，m
p
为每个人的新陈代谢热排放量，n为人口数量；a
i
为对应分区的面积，a为目标街区总面积。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生活热排放通过式q＝q
t
q
a
计算，q为生活热排放，q
t
、q
a
分别为使用天然气和使用空调所产生的热排放；其中，q
t
＝n
g
×
1000
×
q
×
(1-l)，n
g
表示天然气用量，由户数日均用气量换算；q表示1kg液化石油气的放热量，l表示能源转换率；其中，h
total
表示建筑全热负荷，cop表示空调性能系数，i表示负荷相关系数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立的多孔介质数学模型适用于湍流流动与换热，其中固相与流体相之间的换热通过下式模拟：式中，h表示相间传热系数、a表示比表面积、t
s
表示固体相温度、t
f
表示流体相温度、表示孔隙率、q表示单位建筑体积的建筑热源强度。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多孔介质参数包括粘性阻力系数和惯
性阻力系数。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对街区微热环境进行评估，包括分析以下参数：最大风速、最小风速、平均风速、风速波动、最大温度、最小温度、平均温度和热岛强度。

技术总结
本发明涉及一种基于CFD数值模拟的街区微热环境评估方法，包括：统计目标街区的相关数据，将目标街区简化成多个分区，计算各分区的综合孔隙率；根据各分区内建筑功能特征，确定每个分区内存在的人为热排放类型，计算各分区内各类型人为热排放；将由分区构成的目标街区作为多孔介质区域，建立多孔介质数学模型计算各分区的多孔介质参数；建立由分区构成的目标街区的三维几何模型，并进行网格划分，将所述人为热排放设置为热力边界条件，对目标街区进行流体动力学仿真计算；对计算结果进行后处理，分析目标街区内风速分布和温度分布，对街区微热环境进行评估。本发明采用多孔介质单元模拟目标街区，降低了仿真计算量和计算成本。降低了仿真计算量和计算成本。降低了仿真计算量和计算成本。


技术研发人员：陈振乾 雷洁 许波
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/7/12