吐鲁番不同建筑组团对室外热环境的数值模拟研究

摘    要

吐鲁番恶劣的夏季气候伴随城市化进程中不断加重的“热岛现象”，对当地居民的生活质量和热舒适带来了许多负面影响。本文基于CFD（ComputationalFluid Dynamics，计算流体动力学）软件及理论，系统地研究了吐鲁番地区不同建筑组团围合形式及绿化组合形式等对室外热环境质量的影响机制，重点分为以下几个部分：

（1）选用由美国能源部（Department ofEnergy，DOE）开放的专业气象分析软件ClimateConsultant，获取以CSWD类型气象数据库中以EPW数据格式记载的吐鲁番地区夏季逐日及逐时热环境参数，建立PMV热舒适评价模型，将大数据可视化，综合评价吐鲁番地区的综合热环境质量与热舒适水平。

（2）根据ClimateConsultant软件的气象分析结果和焓湿图，选取典型气象日（MacroTMD），并以其热环境参数作为数值仿真模拟边界条件的数据源，调查吐鲁番地区常见的建筑围合形式，在控制相同场地边界、中央开放空间、相同单体建筑体积及数量的基础上，结合科学的设计规范，从单体建筑的几何尺寸、建筑群落的围合布局方式、绿化组合形式等角度出发，设计多种合理方案。

（3）基于前期设方案在CFD数值模拟软件ENVI-MET里搭建3D模型，对单一建筑的不同三维尺寸进行量化模拟，分析模拟结果，选用科学合理的三维尺度；将十五种建筑-绿化组合布局模式运行模拟，结合原始设计方案对数值模拟结果加以量化分析，通过比较各类型建筑组团围合布局形式室外空间里的各项仿真数值的差异与变化，得出吐鲁番不同建筑组团对夏季热环境的影响机制；选取MRT作为模拟结果的室外热舒适综合评价指标，综合评价并比较各类型建筑围合布局和绿化组合形式下的热环境质量。

（4）基于前文主要研究结论，针对原始方案的数值模拟结果提出吐鲁番地区夏季热环境的优化措施。

关键词：吐鲁番；热环境；建筑组团布局；数值模拟；ENVI-MET

吐鲁番不同建筑组团对室外热环境的数值模拟研究

摘    要

吐鲁番恶劣的夏季气候伴随城市化进程中不断加重的“热岛现象”，对当地居民的生活质量和热舒适带来了许多负面影响。本文基于CFD（ComputationalFluid Dynamics，计算流体动力学）软件及理论，系统地研究了吐鲁番地区不同建筑组团围合形式及绿化组合形式等对室外热环境质量的影响机制，重点分为以下几个部分：

（1）选用由美国能源部（Department ofEnergy，DOE）开放的专业气象分析软件ClimateConsultant，获取以CSWD类型气象数据库中以EPW数据格式记载的吐鲁番地区夏季逐日及逐时热环境参数，建立PMV热舒适评价模型，将大数据可视化，综合评价吐鲁番地区的综合热环境质量与热舒适水平。

（2）根据ClimateConsultant软件的气象分析结果和焓湿图，选取典型气象日（MacroTMD），并以其热环境参数作为数值仿真模拟边界条件的数据源，调查吐鲁番地区常见的建筑围合形式，在控制相同场地边界、中央开放空间、相同单体建筑体积及数量的基础上，结合科学的设计规范，从单体建筑的几何尺寸、建筑群落的围合布局方式、绿化组合形式等角度出发，设计多种合理方案。

（3）基于前期设方案在CFD数值模拟软件ENVI-MET里搭建3D模型，对单一建筑的不同三维尺寸进行量化模拟，分析模拟结果，选用科学合理的三维尺度；将十五种建筑-绿化组合布局模式运行模拟，结合原始设计方案对数值模拟结果加以量化分析，通过比较各类型建筑组团围合布局形式室外空间里的各项仿真数值的差异与变化，得出吐鲁番不同建筑组团对夏季热环境的影响机制；选取MRT作为模拟结果的室外热舒适综合评价指标，综合评价并比较各类型建筑围合布局和绿化组合形式下的热环境质量。

（4）基于前文主要研究结论，针对原始方案的数值模拟结果提出吐鲁番地区夏季热环境的优化措施。

关键词：吐鲁番；热环境；建筑组团布局；数值模拟；ENVI-MET