城市街谷夏季熱環(huán)境及控制機(jī)理研究.pdf

1、城市街谷亦稱都市“峽谷”，是指城市覆蓋層內(nèi)相鄰建筑物與地面圍合形成的類(lèi)似“峽谷”的空間，作為城市人居環(huán)境的基本組成單元，城市街谷熱環(huán)境是城市戶外熱環(huán)境的構(gòu)成基礎(chǔ)。只有系統(tǒng)掌握了街谷熱過(guò)程的物理本質(zhì)與控制機(jī)理，才有可能在城市規(guī)劃和建設(shè)中有效地改善城市熱環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而遏制城市熱島效應(yīng)及其次生污染。針對(duì)于此，本文開(kāi)展了以下研究： 首先，通過(guò)對(duì)所篩選的典型街谷各項(xiàng)熱物理環(huán)境參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，得到了街谷熱環(huán)境及各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)的分布及變化規(guī)律，

2、掌握了各類(lèi)影響因素對(duì)街谷熱環(huán)境分布的影響規(guī)律和影響程度。 其次，通過(guò)對(duì)三維街谷熱過(guò)程的詳盡分析，解決了街谷方位角、太陽(yáng)輻射蔭蔽變化規(guī)律、以及街谷內(nèi)各界面動(dòng)態(tài)熱過(guò)程、谷內(nèi)綠化和人為產(chǎn)熱等街谷熱環(huán)境相關(guān)因素等一系列問(wèn)題，建立了三維街谷熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，以Fluent6.1軟件為平臺(tái)，編制了完整的三維街谷熱環(huán)境聯(lián)合模擬程序，驗(yàn)算顯示模擬結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合良好。 第三，從街谷熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律出發(fā)給出了“街谷”準(zhǔn)確

3、的數(shù)值定義，通過(guò)對(duì)七種不同高寬比的街道進(jìn)行熱環(huán)境模擬對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高寬比1:0.9是“街谷”的數(shù)值極限，回答了街道的幾何尺度應(yīng)達(dá)到什么樣的比例范圍才可稱其為“谷”的問(wèn)題，為街谷的環(huán)境分析和工程應(yīng)用提供了科學(xué)基礎(chǔ)；并從實(shí)用的角度給出了最佳高寬比的推薦范圍。 最后，利用本文建立的模擬評(píng)價(jià)程序，定量比較了設(shè)計(jì)要素對(duì)街谷熱環(huán)境的影響。結(jié)果顯示：在現(xiàn)行的幾種設(shè)計(jì)尺寸中，高寬比在1:1.1～1:1.2時(shí)街谷內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量最佳；同時(shí)指出單純地提高下

4、墊面反射率對(duì)改善街谷熱環(huán)境的作用是極其有限的，而提高下墊面蒸發(fā)率則對(duì)改善街谷熱環(huán)境是非常有效；不同走向街谷的其峰值熱環(huán)境并無(wú)明顯差異，所不同的只是峰值持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短；特別指出街谷兩側(cè)建筑表面凸凹起伏對(duì)街谷熱環(huán)境十分不利；大多數(shù)情況下，在街谷綠化形式之中，樹(shù)木對(duì)改善街谷熱環(huán)境效果最佳，草坪次之，灌木最差，但不論采用何種綠化形式，至少應(yīng)保持葉面積指數(shù)LAI≥3才可以對(duì)街谷熱環(huán)境帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的改善。 本論文首次運(yùn)用建筑與工程熱物理的理論