摘要：風流過建筑物的現象是十分常見的，對類似現象的研究也是很有實際意義的，可以使建筑師們直觀地了解建筑小區內的風場分布情況，幫助建筑師們對小區規劃進行更合理的布局設計。本文通過利用PHOENICS軟件對廣州元邦綠洲小區的室外環境風場進行了模擬計算。
　　關鍵詞：PHOENICS,風場，風環境
　　
　　
　　近年來，我國城鄉都正在展開著人居環境建設。同時隨著經濟實力和生活水平的提高，人們對生活居住環境的要求不斷提高，那么在我國住房改革后掀起的住宅建設高潮，如何為居住者提供一個良好的生活，休息娛樂的環境和場所，成為居住者和房地產開發商所共同關心的一個重要環節。尤其在南方地區，休暇時人們喜歡在戶外活動，所以合理規劃住宅小區的室外風場，以為人們提供良好的室外環境是非常重要的。
　　在傳統的小區規劃與設計中，設計者主要是根據經驗來考慮小區內風場的分布，最簡單的方法就是在主導風向預留一個進風口，以使能夠將風引入住宅區內，但是對于樓群布局的是否合理，建筑師們還是沒有辦法直觀的得到。在理論上，對于風流過建筑物的現象主要有4種方法來進行研究，一種為：進行縮尺實驗；第二種為進行風洞實驗；第三種是根據發表的有關數據與使用類型進行計算，本文采用了第四種方法，即通過計算機對住宅小區的室外風場進行模擬。
　　1. 模擬對象說明
　　“元邦綠洲”住宅小區位于廣州市白云區黃石路地段，南臨黃石公路，西面為15m規劃路，用地面積34902㎡。小區規劃建設如圖1示。
　　
　　圖1.元邦綠洲小區規劃總平面
　　潘俊（1979-）：廣東省人廣州國夏建筑設計研究院建筑師兼廣東工程職業技術學院教師研究方向：生態建筑設計,E-mail：157655991@qq.com，電話：15602205545
　　高云飛（1976-）：吉林省人，廣東工業大學建筑與城市規劃學院講師，研究方向：建筑節能，E-mail：yunfei_gao@163.om，電話：020-62357745
　　2.模擬計算方法
　　對于吹過建筑物與建筑群中風流動的現象是一個三維湍流流動問題，這個現象與過程的控制方程仍然是Navier－Stokes方程與連續性方程。在進行模擬計算時采用了比較成熟且應用比較廣泛的兩方程模型進行數值計算，并且作為了穩態的情況進行處理。
　　2.1氣體流動的基本方程
　　對氣體流動的情況進行分析和簡化，建立數學模型有：
　　（1） 本模擬只是得出小區內的風場情況，在求解方程時沒有進行溫度變化，室外空氣與墻壁等之間的熱量傳遞，以及能量等的計算。
　　（2） 空氣的流速遠遠小于音速，屬于低速流動，所以忽略能量方程中的壓力項，同時引入了boudinesq假設，忽略了浮力的影響。
　　（3） 在計算過程中，空氣處理為常物性。
　　基于上面的假設并應用兩方程湍流模型，得到本次模擬的方程為[1,2]：
　　(1)
　　（2）
　　其中：為Reynolds應力
　　
　　(3)
　　(4)
　　其中：,湍流粘度
　　，湍動能
　　，湍流能量耗散
　　由上面的數學模型就可以組成一個包含六個方程，求解六個未知數的封閉方程組，求解出三維的速度u,v,w和壓力p，以及湍動能k與能量耗散。
　　
　　2.2氣體流動的邊界條件
　　小區風環境分析過程中邊界條件設置如下：
　　（1） 入口風速分布
　　在近地大氣層內風速是隨著高度而變化的，為了使模擬結構更加準確，在入口邊界設置了風與高度變化的關系式。風速輪廓線可以近似使用下面的式子進行描速[3]：
　　（1）
　　其中：――高度h處的風速；
　　――高度處的風速
　　――氣象臺風觀測點的基準高度，一般為10m
　　 ――與地面粗糙有關的常數，
　　A類：近海小島，沙漠，，B類：鄉村、田野、城郊，C類：建筑物密集的大城市。
　　由于“元邦綠洲”小區為廣州市內的一個住宅小區，所以地面粗糙常數應該屬于C類。廣州的平均風速約為1.9m/s[4]，所以不同高度處的風速為：。
　　廣州城區夏季的主導風向為東南，在此模擬中風向采用南偏東15度。
　　（2） 出口
　　出口設置為自由出口，相對壓力為0。
　　（3） 壁面處理
　　在模擬中，氣體的流動會受到建筑物的影響，在模擬時采用了壁面函數法，并設建筑物表面為代摩擦的光滑墻壁。
　　
　　3.數值分析計算與分析
　　小區最高層建筑為14層，高57m，在住宅小區內人們活動的范圍是距離地面1.5m的近地區域，通過計算得到近地區域的風場分布情況如圖2和圖3所示。
　　小區的主入口在東南方向，為夏季風進入小區內部提供了良好的便捷條件，同時，小區在東側留出一定的開口，便于風的流通，利于小區內風流線的組織。參考圖2可知，小區內部的主要公共活動區域可以獲得良好的風速，風速范圍約0.8m/s~2.1m/s，風速十分舒適，不僅可以為小區內活動的居民降溫，而且不會影響人們的活動[5]。小區內有少部分區域風速較小，主要集中在小區的西北部，其主要原因在于建筑間空隙小，阻擋了風的流動。
　　
　　圖21.5m高度的風場分布
　　夏季的東南風進入小區后，受到建筑的阻擋，在建筑群中形成漩渦且速度下降，如圖3示，如果小區南側的的建筑底層適當架空，將會為小區引入更動的風，利于小區內的空氣流動與夏季降溫。
　　
　　圖3風場垂直分布情況
　　4.小結
　　自然通風設計是建筑節能設計中利用自然資源的重要方面，對于居住建筑，自然通風更是一種經濟、健康、受人們喜愛的降溫方式。良好的建筑布局和規劃是合理利用自然通風的前提，良好的規劃布局不僅可以大量引入自然風，而且為小區內各單體建筑的通風創造了條件，因此，對小區進行風環境分析是十分必要的。借助計算機軟件的環境分析可以有效的提供建筑師對環境利用效果的評估，及時改進方案，提高建筑設計水平，為居住者創造健康的高品質生活環境，為城市生態做出貢獻。
　　通過本小區建筑群室外風環境分析，可以了解到在廣州地區進行住區環境設計時要注意將小區的東面、南面設置為小區的出入主入口，利于將夏季涼爽的風引入小區內，為小區的室外活動環境提供了有利因素，同時夏季風的引入，利于形成小區內部各建筑迎風面與背風面的壓力差，為建筑單體的各用戶通風提供了條件，提高了居民的生活質量。若在小區規劃設計中適當配置植被、水體降溫，在風留出的方向適當的給與流動通道，小區內的通風質量將更加提高。
　　
　　
　　參考文獻：
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　　3. 唐毅，廣州高層住宅小區風環境模擬分析，南方建筑，2002，9
　　4. GBJ19-87，采暖通風與空氣調節設計規范[S]．北京：中國計劃出版社，2001:108-113
　　5. 清華大學等．中國生態住宅技術評估手冊[M]．中國建筑工業出版社，2001:5