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人居学院博士研究生答辩安排信息表(段翠娥)

发布时间:2018-05-10 10:26:39 点击量:

学号

4112001075

姓名

段翠娥

导师

顾兆林 教授

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研究方向

城市风环境数值模拟与分析

论文题目

城市冠层风环境的多尺度阻力源模型及数值模拟研究

中文摘要

随着计算机数值模拟技术的发展,大涡模拟方法已成为城市冠层内微尺度(单体建筑)、局域尺度(小尺度,建筑群),乃至城市尺度(中尺度)风环境的重要研究方法。城市风场的雷诺数通常较高,大涡模拟的亚格子模式是决定数值模拟精度的关键因素之一。随着城市风环境模拟尺度的扩大需要,建筑物及其边界网格的处理需要发展新的方法,通常建筑(群)实体边界处理需要大量的网格和边界条件处理。本文研究建筑(群)的多尺度阻力源模型,以替代建筑(群)对流体流动的影响,从而将城市冠层内建筑(群)的风场绕流问题简化成大气流过不同地表阻力源的流动。对于风场的数值模拟,研究通用亚格子模式的适用性。构建不同尺度的阻力源模型,研究局域尺度和城市尺度(中尺度)风环境的数值模拟方法。添加热环境对风场的影响,将温度场作用下的局域尺度阻力源模型应用于西咸新区城市规划的建筑群空间风环境分析,为城市的通风廊道提出更科学更合理的规划建议。

利用大涡模拟方法,数值模拟研究同一体量单体建筑的形状(长度/宽度/高度)、来流风速和风向角对建筑周围流场的影响,建筑背风区回流区面积和回流长度与建筑的迎风面尺度(宽/高)和来流风速呈正比,与建筑的长度和风向角呈反比。总结不同体量建筑背风区回流面积和回流长度的规律,改进了现有的回流范围估算方法,为研究单体建筑的阻力源模型奠定理论基础。同时针对现有阻力源参数化方案精度较低的现状,从能量守恒角度将单体建筑引起的能量损耗分为三部分:由障碍物迎风面Af的阻碍引起的动量损失EAf;由障碍物表面和地表Asf引起的表面摩擦阻力损失EAsf;在障碍物背后的回流区内Arec由流体的粘性引起的耗散损失EArec。详细分析迎风面积率、回流面积率、表面积率、占地面积率和孔隙率对阻力源特征参数的影响,提出了单体建筑的阻力源参数化方案。

将单体建筑的阻力源参数化方案扩展到局域尺度,用顺序排列、交错排列和高低交错排列的建筑群算例,分别采用本文的局域尺度阻力源模型、Belcher阻力源模型和Santiago阻力源模型数值模拟,并与实体壁面模型的数值模拟比较,本文阻力源模型的迎风面积率有效范围为0~1,能准确反映建筑群对流体的阻塞比例。建设规划中尽量保持建筑交错排列,最多只能设计三排交错建筑群,同时预留部分空地(即公园、绿地、湖泊等)保证流场恢复。将单纯的建筑模型扩展到建筑与植被层的混合模型中,结果表明局域尺度阻力源模型便于扩展到不同的地表类型中。

研究热环境对风场的影响,根据改进的CTTC模型计算出2014年典型气候日的平均气温,选取三种典型的城市地表类型确定西咸新区的温度初始场,结果表明温度场作用下的局域尺度阻力源模型可以准确地反映局地热力环流对风场的影响,在行人高度只有一条贯通的风廊道,随着高度的增加障碍物越来越少,风廊道更加明显。

答辩时间

       2018     5     23   上午   下午   10:00开始

答辩地点

博亿手机APP曲江校区西一楼A408

答辩秘书

张云伟

手机号码

 

工作单位

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答辩评委

评委人数

姓名

职称/是否博导

工作单位

 

1

刘艳华

教授   

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答辩主席

2

李云

教授   

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3

陈春刚

教授   

博亿手机APP

 

4

邓顺熙

教授   

长安大学

 

5

胡春波

教授   

西北工业大学

 

6

 /

 

 

 

7

 /

 

 

 

 

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