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基于CFD模拟技术的福州三江口区域微观风环境研究

城市 风 CFD模拟

本文基于福州市三江口区域洋尾村、马尾港、海峡会展中心3个区域自动气象站2014年1月1日-2018年12月31日逐小时风速和风向资料和三江口地形、地貌、建筑物高度、道路、河流等规划资料，利用AUTOCAD三维建模技术，建立了三江口区域三维物理模型，采用多尺度流体动力学CFD模拟技术，模拟分析福州三江口区域不同风速、不同风向、不同模拟方案的城市微观风环境特征。研究结果主要有：（1）福州三江口区域各风速月日变化特征趋势一致，早上4时-7时风速较低，达0.7m/s，16时达风速最高值达1.9m/s，之后开始下降。区域内冬季主导风向以NE风向为主，风速为3.1m/s，夏季主导风以SE风向为主，风速达2.5m/s；（2）三江口区域位于闽江和乌龙江交汇处，整体通风效果良好。当主导风向东南风吹向三江口区域时，先从南部区域和靠近闽江一侧进入整个三江口区域，以南部区域来说，当风吹入建筑物密集区域时，该区域内部风速偏低，存在不同程度的风影区，1.5m/s的风速在1m/s左右，建筑物间会出现不同程度的遮挡和风绕流现象，经过高建筑物绕流后，在区域间的道路间形成汇流，形成风道，有利于将提高通风效果。以北部区域来说，1.5m高度处南部区域和北部区域中间有山体阻断南部区域风吹向北部区域，北部区域风主要是从西侧闽江口吹入，但随着高度增加，从乌龙江口吹入的风通过山体爬坡，汇入北部区域，使该汇集区域的风速增加，从1.5m处的1.7-2.1m/s增加到3.7m/s左右。北部区域建筑间隔较远，通风效果较好；（3）空气流入三江口建筑区域后，由于建筑的遮挡，流线方向发生了明显的改变，建筑之间的走廊上流风向出现绕流，沿着道路最终汇流。到达山体附近时，会一部分经山体绕流，一部分由于山体遮挡后回流，在此汇流区域形成高风速区，1.5m高度处风速可达1.9-2.4m/s，部分区域因来风风向没有遮挡，形成狭管效应，风速可达3.9m/s。整体而言，风受建筑物及山体遮挡后的风向绕流，风速在遮挡物背部会形成阴影区，即风速变小区域的特点。