Методика численного моделирования скоростей ветра и пешеходной комфортности в зонах жилой застройки

• Автор: Дорошенко, Анна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Современное состояние анализа пешеходной комфортности

1.1. Климатология города

1.2. Пешеходная комфортность и ее критерии

1.3. Анализ существующей отечественной и зарубежной нормативной базы

1.4. Натурные замеры скоростей ветра в пешеходных зонах городской

застройки

1.5. Особенности моделирования задач пешеходной комфортности в аэродинамических трубах

1.6. Вычислительная аэрогидромеханика

1.7. Анализ возможностей программных комплексов применительно к расчетам пешеходной комфортности
1.8. Выводы по главе
Глава 2. Разработка методики численного моделирования скоростей ветра в пешеходных зонах жилой застройки
2.1. Математическая формулировка задачи аэрогидродинамики
2.2. Моделирование турбулентности
2.3. Требования к геометрии расчетной области, начальные и граничные условия
2.4. Пространственно - временная дискретизация задач
2.5 Численное решение стационарных и нестационарных задач
2.6. Разработка методики моделирования зеленых насаждений
2.7. Выводы по главе
Глава 3. Программная реализация методики численного моделирования скоростей ветра в пешеходных зонах жилой застройки
3.1. Возможности и структура программного комплекса АЫЗУЗ СБО
3.2. Этапы расчета задач пешеходной комфортности в АЛБУЗ СБО
3.3. Описание разработанной подпрограммы для дискретизации задач пешеходной комфортности
3.4. Описание программы критериальной оценки аэродинамической комфортности в пешеходных зонах
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Верификация методики
4.1. Критерии выбора тестовых задач
4.2. Численное моделирование эксперимента по обдувке комплекса из двух зданий в аэродинамической трубе
4.3. Обтекание параллелепипеда
4.4. Моделирование живой изгороди
4.5. Численное моделирование эксперимента по продувке модели дерева в аэродинамической трубе
4.6. Выводы по главе
Глава 5. Практическое применение разработанной методики
5.1. Численное моделирование пешеходной комфортности на территории кампуса Технического университета г. Эйндховен
5.2. Численное моделирование пешеходной комфортности на территории строящегося торгового комплекса "Пулково аутлет"
5.3. Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Ветровой режим территории является одним из наиболее важных природных факторов, который необходимо учитывать при строительстве зданий и сооружений. Воздействие ветровых потоков в городской застройке может приводить к негативному изменению микроклиматических условий воздушной среды, а также способно служить источником возникновения неблагоприятных ситуаций. Это связано как с образованием зон застоя воздуха с повышенным уровнем загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха,-так и с увеличением скорости ветровых потоков. Возрастающие потребности' оценки рисков аэродинамического воздействия ветровых потоков определяются ростом числа высотных зданий и сооружений и плотности их размещения в крупнейших городах.
Традиционным методом оценки ветровой аэродинамики в окрестности комплексов зданий и сооружений сложной формы является экспериментальное исследование в аэродинамических трубах. Альтернативным подходом решения данных задач является численное моделирование движения воздушных потоков на ЭВМ, основанное на решении уравнений газодинамики. Данный метод обладает рядом преимуществ по сравнению с физическим экспериментом. В их числе, сокращение времени анализа, экономия средств, возможность получения более полной информации о распределении давлений по поверхности зданий и о полях скоростей вокруг них, возможность оперативного перебора различных вариантов форм проектируемых зданий для сравнительного анализа и оптимизации ветровой ситуации. Моделирование аэродинамических условий позволяет спрогнозировать возникновение неблагоприятных ситуаций в пешеходных зонах и предложить меры по их устранению или по снижению их вредного воздействия.
Поскольку основные исследования задач пешеходной комфортности в настоящее время проводятся за рубежом, разработка верифицированной методики численного моделирования скоростей ветра в пешеходных зонах жилой застройки позволит отечественным специалистам определять ветровые

турбулентности и решатель должен базироваться на конечно-объемной дискретизации уравнений.
В результате анализа современных программных комплексов и опыта расчета ветровых воздействий было получено, что лишь в наиболее мощных и распространенных коммерческих ПК применяется метод контрольных (конечных) объемов и реализован широкий спектр моделей турбулентности. К таким ПК можно отнести Ansys CFD, Star-CD, Phoenics.
Следует отметить, что программный комплекс Ansys CFD является лидером на рынке коммерческих CFD комплексов, и большое количество серьезных промышленных и исследовательских работ было выполнено с его использованием.
В связи с тем, что в настоящее время не существует рекомендаций для численного решения задач пешеходной комфортности, представляется целесообразным разработка, программная реализация, верификация и апробация методики численного моделирования скоростей ветра и пешеходной комфортности в зонах жилой застройки.
1.8. Выводы по главе
1. Определением принципов и критериев пешеходной комфортности занимались такие специалисты, как А.Д. Пенварден, А.Ф.Е. Вайс, П.О. Фангер, С. Мураками, Т.В. Лоусон, П.С. Джексон, В.Н. Мельбрун, Э.И. Реттер, И.С. Поултон, Дж.С.Р. Хант, Дж. С. Мамфорд, Н. Изюмов, А.Г.Давенпорт, Дж. Гандемер, С.И. Стриженов, Ф.Л. Серебровский, Н.А. Попов, Н.М. Томсон. Именно результаты их исследований были взяты в основу норм, как отечественных, так и зарубежных.
2. Обзор и анализ современных отечественных и зарубежных нормативных документов и методик для пешеходной комфортности в городской застройке показал, что они нуждаются в уточнении и дополнении, особенно в части учета видов деятельности при пребывании на открытых площадках, вероятности возникновения критических скоростей ветра, выбора величин таких скоростей.