建築外環境模擬技術與工程應用 建筑外环境模拟技术与工程应用

<內容簡介>

清華大學在建築外風環境、熱環境領域開展實驗與模擬研究已有十餘年之久，李曉鋒、林波榮《建築外環境模擬技術與工程應用》將以清華大學建築學院建築技術科學系多年的研究成果為基礎，對建築外環境模擬相關的研究成果進行系統總結。書中將針對建築繞流模擬方法、長波輻射與短波輻射計算方法、植物和噴泉等特殊邊界條件的處理方法、流動傳熱輻射耦合模擬方法、室外環境評價方法等問題，從建築外環境模擬理論和建築外環境工程實踐兩方面，為相關領域的學者、設計人員提供相應的技術參考。

<章節目錄>

第1章 研究現狀
1.1 現場測試分析評價
1.2 計算機模擬評價
1.2.1 風環境模擬
1.2.2 熱環境模擬
1.2.3 植物與水體的模擬研究
1.2.4 室外熱舒適相關的模擬研究
1.3 研究現狀總結
1.4 本書的主要內容
第2章 建築繞流模擬方法
2.1 湍流模型
2.1.1 流體流動的控制方程
2.1.2 標準ke模型
2.1.3 標準ke模型的缺陷及其改進模型
2.1.4 0方程模型
2.2 邊界條件
2.2.1 來流梯度風
2.2.2 來流湍流動能與湍流耗散率
2.2.3 壁面邊界條件
2.3 本章 小結
第3章 長波輻射與短波輻射計算方法
3.1 直接交換面積的計算方法
3.1.1 射線的發出
3.1.2 發出點
3.1.3 發射方向
3.1.4 射線飛行軌跡的計算
3.1.5 直接交換面積計算
3.1.6 直接交換面積的對稱化
3.2 全交換面積的計算方法
3.3 太陽輻射的計算方法
3.3.1 太陽直射輻射
3.3.2 天空散射輻射
3.3.3 街區內短波輻射的相互反射及日射得熱量
3.4 輻射計算方法的室外應用分析
3.4.1 計算準確性檢驗
3.4.2 大尺度網格問題分析
3.4.3 網格數、射線數量與誤差關系
3.5 本章小結
第4章 特殊邊界的處理——植物模型
4.1 三維植物冠層流動模擬體系
4.1.1 物理模型
4.1.2 風洞實驗
4.1.3 模擬說明
4.1.4 結果分析
4.2 冠層模型源項中經驗參數研究
4.2.1 關於源項模型中的經驗參數CPE的討論
4.2.2 不同CPE1、CPE2取值下的模擬結果討論
4.2.3 拽力系數的選擇
4.3 不同形狀冠層剖面流動模擬的分析
4.3.1 模型描述
4.3.2 計算結果分析
4.4 植物冠層的熱輻射
4.4.1 長波輻射
4.4.2 短波輻射
4.5 包含植物冠層的通用輻射計算體系
4.5.1 基本假設
4.5.2 輻射計算模型
4.6 植物的熱質交換模型
4.6.1 葉片與空氣的對流熱交換
4.6.2 蒸散潛熱計算
4.7 本章小結
第5章 特殊邊界的處理——噴泉模型
5.1 水珠與空氣的熱質交換過程
5.1.1 準穩態蒸發過程分析
5.1.2 預熱階段計算
5.1.3 預熱階段對流對蒸發的影響
5.1.4 在強制對流情況下水珠的溫度與直徑變化
5.1.5 物性參數計算
5.1.6 單水珠蒸發過程的實驗驗證
5.2 水珠在空氣中的運動
5.2.1 基本運動方程
5.2.2 拉格朗日時間步長
5.2.3 隨機湍流模型
5.2.4 水珠方程的求解
5.3 PSI—CELL模型
5.3.1 PSICEILL模型介紹
5.3.2 PSICEILL模型連續態公式
5.3.3 水珠源項公式
5.4 水珠平均直徑和直徑分佈
5.4.1 水珠平均直徑參數
5.4.2 水珠直徑分佈函數
5.4.3 平均水珠速度
5.4.4 SMD計算
5.5 直管射流邊界條件
5.5.1 直管射流破碎的基本機理
5.5.2 直管射流的模式
5.5.3 直管射流破碎的過程
5.5.4 小結
5.6 噴泉模擬
5.6.1 模擬模型
5.6.2 模擬的氣象邊界條件
5.6.3 模擬的射流邊界條件
5.6.4 模擬結果與實驗對比
5.7 噴泉聯合模擬方法
5.7.1 聯合模擬方法
5.7.2 顯熱交換統計方法
5.8 本章總結
第6章 流動傳熱輻射耦合模擬方法
6.1 模擬方法的總體思路
6.2 熱平衡模型
6.2.1 熱平衡方程
6.2.2 太陽輻射得熱量
6.2.3 長波輻射換熱量
6.2.4 固體導熱量
6.2.5 對流換熱熱量
6.2.6 潛熱得熱量
6.2.7 方程組的求解
6.3 空氣流動與固體錶面熱平衡耦合計算方法
6.4 模擬方法實驗驗證
6.4.1 模擬條件
6.4.2 模擬與測量結果比較
6.4.3 小結
6.5 本章總結
第7章 層次化住區微氣候模擬分析體系
7.1 模擬模式分析與討論
7.1.1 計算模型說明
7.1.2 低風速單棟建築土壤地表模擬
7.1.3 高風速單棟建築土壤地表模擬結果及比較
7.1.4 低風速單棟建築草坪地表模擬結果及比較
7.1.5 低風速多棟建築土壤地表模擬結果及比較
7.1.6 小結
7.2 湍流模型比較與分析
7.2.1 低風速單棟建築土壤地表模擬結果及比較
7.2.2 高風速單棟建築土壤地表模擬結果及比較
7.2.3 不同流場計算模型比較
7.2.4 小結
7.3 本章總結
第8章 室外環境的全年模擬方法
8.1 “全年”範疇下的研究先例
8.2 全年風環境模擬的實現
8.2.1 風速場計算的簡化假設
8.2.2 全年風速場計算的實現
8.2.3 SPOTE流動計算模塊的完善
8.3 全年熱環境模擬的實現
8.3.1 輻射計算體系的簡化
8.3.2 對流換熱的計算方法
8.3.3 平均輻射溫度的計算方法
8.4 全年耦合算法的實現
8.5 本章小結
第9章 室外環境評價方法
9.1 評價指標的選取
9.1.1 直接從環境參數評價舒適性的方法
9.1.2 綜合評價指標
9.1.3 SET與PET的對比分析
9.1.4 評價指標選取小結
9.2 室外環境的“舒適性”
9.3 最優化服裝熱阻的提出
9.3.1 最優化服裝熱阻的計算方法
9.4 一些特殊氣象條件下的最優服飾
9.5 適用於全年評價的熱舒適指標.
9.5.1 舒適小時數
9.5.2 不舒適度時數
9.6 本章小結
第10章 居住區風環境模擬應用
10.1 AU和COST的推薦設定
10.1.1 AU推薦設定的背景
1O.1.2 COST推薦設定的背景
10.1.3 AU和C()ST的推薦設定匯總
10.1.4 不同計算要素的研究
10.1.5 設定推薦匯總
10.1.6 簡單小區算例驗證
10.2 小區風環境模擬實例
10.2.1 主導風速和風向的選擇
10.2.2 初始方案模擬結果
1O.2.3 修改方案模擬
10.3 本章總結
第11章 建築錶面風壓系數模擬應用
11.1 建築錶面風壓系數理論基礎
11.2 典型建築錶面風壓系數模擬
11.2.1 計算工況
11.2.2 模擬結果分析
11.2.3 小結
11.3 標準建築法
11.4 三基本算例法
11.4.1 三個基本算例
11.4.2 影響因素
11.4.3 前後間距修正方法探討
11.5 本章小結
第12章 居住區熱環境影響因素模擬分析
12.1 居住區住宅形式選擇
12.2 定容積率的建築排布
12.3 居住區綠化形式及佈局
12.4 下墊面鋪裝對熱環境的作用
12.5 居住區周邊環境
12.5.1 上遊地塊
12.5.2 居住區周邊道路
12.5.3 居住區上遊水體
12.6 本章小結
第13章 居住區熱環境優化設計導則的實踐應用
13.1 小區背景資料簡介
13.2 小區建築設計
13.3 植物佈局設計
13.4 本章小結
參考文獻