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文章编号1000-5269（2017）03-0095-03DOI：10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2017.03.20
摘要：本文运用计算流体力学（CFD）方法，对六盘水市某大型体育中心室外风环境进行了模拟和分析。该建筑基本符合国家绿色建筑评价标准的条文要求：场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风。该模拟分析可指导当地体育类建筑的规划设计和方案决策，以构建良好的室外风环境。
关键词：
计算流体力学； 体育中心； 室外风环境； 绿色建筑
中图分类号：TU8345+2；O368
文献标识码： A
建筑室外风场在很大程度上影响着建筑周围人们的出行、城市环境的小气候以及城市环境的热舒适性，甚至影响着城市的热岛效应[1]，同时，室外风环境还深刻影响着建筑内环境，特别对建筑防风与自然通风起到决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气流渗透，降低采暖能耗，而夏季与过渡季的自然通风则能降低建筑空调能耗[2]。因此，各地绿色建筑评估将建筑周围室外风场的模拟作为重要的考核依据。
本文采用 CFD 数值模拟方法对六盘水市某大型体育中心室外风环境进行模拟，综合考虑风速、风压2 个因素，对该建筑的室外风环境状况进行分析和评价，进一步因地制宜为改善其室外风环境提出合理化建议。
1项目概况
建筑位于贵州省六盘水市，总建筑面积14.6万m2，容积率0.33，建筑密度16.0%，绿化率310%，是集体育馆、体育场、市民健身中心、体育培训学校、网球中心、市民体质检测中心等为一体的大型體育中心。
2技术路线
2.1模拟软件
Phoenics是目前国际上比较流行的CFD 模拟软件，它可以精确地模拟所研究对象的空气流动、传热和污染等物理现象，并准确地模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题。
2.2几何模型
建筑室外风环境受到周边建筑状况的影响，本文根据建筑总平面图及周边地形图建立几何模型，体育中心实体效果图和模型效果图分别如图1和图2所示。
2.3气象参数
根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》提供的六盘水市典型气象年数据，各季节10.0 m高空的主导风向以及风速如表1所示，表中参数作为模型速度边界的基础参数。
2.4边界条件
（1）气流进口使用速度边界，速度值根据下式确定。
Vh=V0hh0n
式中：Vh为高度为h处的风速，m/s；
V0为基准高度h0处的平均风速，m/s，本文取10 m高度处的风速；n 为指数，该建筑位于六盘水市内，n值选取为022。
（2）气流出口按湍流充分发展考虑，边界条件按自由出口设定[4]。
3模拟结果
3.1夏季工况
当夏季风向为SSE时，体育场内形成穿堂风，利于体育场内部通风；市体育培训学校中心北侧风速较小，可能存在滞风现象；其它侧的流场分布较为均匀，1.5 m高度处的风速均小于5.0 m/s，且风速变化较小，详见图3。图4为体育中心的风压等值线图，由图可知体育场下部迎风面与顶棚上部压差较大，对顶棚结构抗风有一定的抗风要求；除市民体质监测中心迎风面的建筑前后压差达到4.5 Pa外，其它建筑的前后压差均适中。
3.2冬季工况
冬季工况下，体育场和体育培训学校之间风速较大，体育场内通风良好，没有出现涡旋；建筑物迎风面前后压差较大，最大风压差可达12.0 Pa左右，需要注意冬季防风，详见图5及图6。
3.3过渡季工况
过渡季体育中心周边的流场分布均匀，且气流通畅，无涡流、滞风区域；各建筑的前后压差均大于2.0 Pa，利于过渡季节的自然通风，详见图7及图8。
4结论与建议
本文结合六盘水市某体育中心的实际情况，运用CFD软件对该建筑在夏季、冬季、过渡季的风速、风压进行了分析，得到以下结论并给予相应建议，对构建当地体育类建筑良好的室外风环境具有一定的理论和参考价值：
（1）舒适性：夏季、冬季、过渡季工况下，建筑周围人行区域距地1.5 m高度处风速均小于5 m/s，不影响室外活动人员的舒适性和建筑通风。但冬季体育中心周边整体风速相对过大，建议采用紧密列植乔木及不同层次植物减缓风速，进而减小风速对体育中心范围的影响。
（2）自然通风：夏季、过渡季盛行风向平均风速条件下该建筑前后压差均大于2.0 Pa，室内可利用自然通风。
（3）防风节能：建筑地区冬季迎风面建筑物前后压差最大为4.2 Pa，冬季风向为NNE时，体育中心周边的建筑前后压差均大于4.0 Pa，要注意冬季防风。特别是体育场顶棚上下面的风压差，最大能达到压差20.0 Pa，这对顶棚的结构强度和稳定性是巨大考验，因此建议体育场采用高强度的结构体系和材料，充分保障顶棚的抗风压能力。
（4）达标判断：根据上述分析，该建筑整体满足《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014的相关要求，即场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风。
建筑室外风环境受项目建设地自然气候条件和建设场地内建筑形体和布局影响。项目规划建设前期，建筑室外风环境模拟技术能为建筑构思、建筑形体和总体布局提供客观、科学的评判和优化依据，从而使建筑体拥有优质的室外风环境，同时为室内环境设计创造更为优良的外部条件。
参考文献：
[1]
李晨玉，王健. 某学校综合教学楼室外风环境模拟分析[J]. 建筑节能，2015（10）：67-72.
[2]赵丹，张瑞雪.某高层建筑群室外风环境数值模拟分析[J]. 建筑技术开发，2016 （02）：96-98.
[3]中国气象局气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[4]刘应中，缪国平.高等流体力学[M].2 版.上海：上海交通大学出版社，2000.
（责任编辑：曾晶）