基于道路布局的城市区域热环境数值模拟研究＊

乐 地，李念平†，苏 林，李 靖，魏小清

（1.湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082；2.中国汽车工业工程公司，天津 301600）

随着城市的高速发展，人口密度急剧增加，城市用地日趋紧张，人均占用居住空间逐渐减少，引发了现代建筑的竖向发展以及城市建筑密度的增加.高层建筑的大量建设，一方面大大增加了建筑排热密度，使热岛效应更为严重，城市热环境恶化[1－3]；另一方面，高层、高密度建筑群对城市自然通风造成很大影响，使得无法顺利排出建筑废热及被污染的空气，城市热环境和空气质量更难以通过自然通风来改善[4].

本文以长沙市主城区为研究对象进行数学建模，用Fluent软件进行模拟计算，对模拟结果进行分析，并与红外线温度图进行对比研究.

1 数学模型

本文采用k－ε湍流模型对建筑物的绕流进行模拟计算，流体流动的基本控制方程[5]如下.

质量守恒方程：

式中：ρ为密度；t为时间.

动量守恒方程：

式中：Su，Sv，Sw是动量守恒方程的广义源项；p为压力；μ为运动粘度.

能量守恒方程：

一般认为，无论湍流运动多么复杂，非稳态的连续方程和Navier－Stokes方程对于湍流的瞬时运动仍然是适用的.目前关于湍流流动与传热的研究十分活跃，已经采用的数值计算方法可以大致分为3种：直接模拟、大涡模拟、雷诺时均法.前2种方法对计算机的内存和运算速度要求很高，一般在超级计算机或工作站上进行.雷诺时均法将湍流物理量对时间平均，将瞬时值分解为时均值和脉动值2部分代入控……