建筑外环境模拟技术与工程应用PDF电子书下载

第1章 研究现状 1

1.1 现场测试分析评价 1

1.2 计算机模拟评价 3

1.2.1 风环境模拟 3

1.2.2 热环境模拟 4

1.2.3 植物与水体的模拟研究 5

1.2.4 室外热舒适相关的模拟研究 6

1.3 研究现状总结 6

1.4 本书的主要内容 7

第2章 建筑绕流模拟方法 9

2.1 湍流模型 9

2.1.1 流体流动的控制方程 10

2.1.2 标准κε模型 11

2.1.3 标准κε模型的缺陷及其改进模型 12

2.1.4 0方程模型 13

2.2 边界条件 15

2.2.1 来流梯度风 15

2.2.2 来流湍流动能与湍流耗散率 16

2.2.3 壁面边界条件 17

2.3 本章小结 18

第3章 长波辐射与短波辐射计算方法 19

3.1 直接交换面积的计算方法 19

3.1.1 射线的发出 19

3.1.2 发出点 20

3.1.3 发射方向 20

3.1.4 射线飞行轨迹的计算 20

3.1.5 直接交换面积计算 21

3.1.6 直接交换面积的对称化 21

3.2 全交换面积的计算方法 22

3.3 太阳辐射的计算方法 23

3.3.1 太阳直射辐射 23

3.3.2 天空散射辐射 24

3.3.3 街区内短波辐射的相互反射及日射得热量 24

3.4 辐射计算方法的室外应用分析 24

3.4.1 计算准确性检验 24

3.4.2 大尺度网格问题分析 25

3.4.3 网格数、射线数量与误差关系 28

3.5 本章小结 29

第4章 特殊边界的处理——植物模型 30

4.1 三维植物冠层流动模拟体系 30

4.1.1 物理模型 30

4.1.2 风洞实验 31

4.1.3 模拟说明 32

4.1.4 结果分析 32

4.2 冠层模型源项中经验参数研究 34

4.2.1 关于源项模型中的经验参数CPE的讨论 34

4.2.2 不同CPE1、CPE2取值下的模拟结果讨论 35

4.2.3 拽力系数的选择 36

4.3 不同形状冠层剖面流动模拟的分析 37

4.3.1 模型描述 38

4.3.2 计算结果分析 38

4.4 植物冠层的热辐射 39

4.4.1 长波辐射 40

4.4.2 短波辐射 40

4.5 包含植物冠层的通用辐射计算体系 41

4.5.1 基本假设 41

4.5.2 辐射计算模型 41

4.6 植物的热质交换模型 42

4.6.1 叶片与空气的对流热交换 43

4.6.2 蒸散潜热计算 43

4.7 本章小结 43

第5章 特殊边界的处理——喷泉模型 45

5.1 水珠与空气的热质交换过程 45

5.1.1 准稳态蒸发过程分析 45

5.1.2 预热阶段计算 47

5.1.3 预热阶段对流对蒸发的影响 48

5.1.4 在强制对流情况下水珠的温度与直径变化 49

5.1.5 物性参数计算 49

5.1.6 单水珠蒸发过程的实验验证 50

5.2 水珠在空气中的运动 51

5.2.1 基本运动方程 51

5.2.2 拉格朗日时间步长 52

5.2.3 随机湍流模型 52

5.2.4 水珠方程的求解 53

5.3 PSI-CELL模型 53

5.3.1 PSI-CELL模型介绍 53

5.3.2 PSI-CELL模型连续态公式 54

5.3.3 水珠源项公式 54

5.4 水珠平均直径和直径分布 55

5.4.1 水珠平均直径参数 55

5.4.2 水珠直径分布函数 55

5.4.3 平均水珠速度 57

5.4.4 SMD计算 58

5.5 直管射流边界条件 58

5.5.1 直管射流破碎的基本机理 59

5.5.2 直管射流的模式 60

5.5.3 直管射流破碎的过程 61

5.5.4 小结 64

5.6 喷泉模拟 64

5.6.1 模拟模型 64

5.6.2 模拟的气象边界条件 66

5.6.3 模拟的射流边界条件 67

5.6.4 模拟结果与实验对比 68

5.7 喷泉联合模拟方法 70

5.7.1 联合模拟方法 71

5.7.2 显热交换统计方法 72

5.8 本章总结 72

第6章 流动传热辐射耦合模拟方法 73

6.1 模拟方法的总体思路 73

6.2 热平衡模型 74

6.2.1 热平衡方程 74

6.2.2 太阳辐射得热量 74

6.2.3 长波辐射换热量 75

6.2.4 固体导热量 76

6.2.5 对流换热热量 77

6.2.6 潜热得热量 78

6.2.7 方程组的求解 78

6.3 空气流动与固体表面热平衡耦合计算方法 78

6.4 模拟方法实验验证 79

6.4.1 模拟条件 79

6.4.2 模拟与测量结果比较 81

6.4.3 小结 85

6.5 本章总结 85

第7章 层次化住区微气候模拟分析体系 86

7.1 模拟模式分析与讨论 87

7.1.1 计算模型说明 87

7.1.2 低风速单栋建筑土壤地表模拟 88

7.1.3 高风速单栋建筑土壤地表模拟结果及比较 90

7.1.4 低风速单栋建筑草坪地表模拟结果及比较 91

7.1.5 低风速多栋建筑土壤地表模拟结果及比较 94

7.1.6 小结 95

7.2 湍流模型比较与分析 96

7.2.1 低风速单栋建筑土壤地表模拟结果及比较 96

7.2.2 高风速单栋建筑土壤地表模拟结果及比较 98

7.2.3 不同流场计算模型比较 98

7.2.4 小结 100

7.3 本章总结 100

第8章 室外环境的全年模拟方法 101

8.1 “全年”范畴下的研究先例 103

8.2 全年风环境模拟的实现 104

8.2.1 风速场计算的简化假设 105

8.2.2 全年风速场计算的实现 110

8.2.3 SPOTE流动计算模块的完善 111

8.3 全年热环境模拟的实现 115

8.3.1 辐射计算体系的简化 115

8.3.2 对流换热的计算方法 119

8.3.3 平均辐射温度的计算方法 120

8.4 全年耦合算法的实现 120

8.5 本章小结 121

第9章 室外环境评价方法 122

9.1 评价指标的选取 122

9.1.1 直接从环境参数评价舒适性的方法 122

9.1.2 综合评价指标 123

9.1.3 SET与PET的对比分析 124

9.1.4 评价指标选取小结 127

9.2 室外环境的“舒适性” 127

9.3 最优化服装热阻的提出 128

9.3.1 最优化服装热阻的计算方法 128

9.4 一些特殊气象条件下的最优服饰 131

9.5 适用于全年评价的热舒适指标 132

9.5.1 舒适小时数 132

9.5.2 不舒适度时数 132

9.6 本章小结 132

第10章 居住区风环境模拟应用 134

10.1 AIJ和COST的推荐设定 134

10.1.1 AIJ推荐设定的背景 135

10.1.2 COST推荐设定的背景 135

10.1.3 AIJ和COST的推荐设定汇总 136

10.1.4 不同计算要素的研究 138

10.1.5 设定推荐汇总 148

10.1.6 简单小区算例验证 149

10.2 小区风环境模拟实例 152

10.2.1 主导风速和风向的选择 152

10.2.2 初始方案模拟结果 153

10.2.3 修改方案模拟 159

10.3 本章总结 167

第11章 建筑表面风压系数模拟应用 168

11.1 建筑表面风压系数理论基础 168

11.2 典型建筑表面风压系数模拟 168

11.2.1 计算工况 169

11.2.2 模拟结果分析 170

11.2.3 小结 196

11.3 标准建筑法 198

11.4 三基本算例法 198

11.4.1 三个基本算例 198

11.4.2 影响因素 198

11.4.3 前后间距修正方法探讨 199

11.5 本章小结 201

第12章 居住区热环境影响因素模拟分析 202

12.1 居住区住宅形式选择 202

12.2 定容积率的建筑排布 204

12.3 居住区绿化形式及布局 206

12.4 下垫面铺装对热环境的作用 210

12.5 居住区周边环境 211

12.5.1 上游地块 211

12.5.2 居住区周边道路 213

12.5.3 居住区上游水体 215

12.6 本章小结 216

第13章 居住区热环境优化设计导则的实践应用 218

13.1 小区背景资料简介 218

13.2 小区建筑设计 219

13.3 植物布局设计 222

13.4 本章小结 223

参考文献 224