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温度层结下建筑物群周围流场影响的数值模拟研究
摘要
本文利用数值模拟方法，研究了建筑群周围的温度层结对流场的影响。通过建立热传输方程和流体力学模型，模拟了不同气象条件下，建筑群周围的空气流动情况。研究结果表明，在夏季和冬季，建筑群周围的流场受到温度层结的影响，在夏季温度层结条件下，流场更为稳定，而在冬季温度层结条件下，流场更加剧烈。此外，本文还分析了建筑物高度、密度和空气流动速度等因素对温度层结影响的影响。
关键词：温度层结，建筑群，数值模拟，流场
1.引言
气象条件对城市环境和人们的生活产生了重要影响。建筑群作为城市的重要组成部分，对周围空气流动和温度分布起到了重要作用。由于大气温度分布的非均匀性和不稳定性，建筑群周围经常会出现温度层结现象，且此现象对空气流动和传热传质带来了重要影响。因此，研究建筑群周围温度层结对流场的影响，有助于城市规划和环境保护等方面的工作。
2.研究方法
本文采用数值模拟方法，建立建筑群周围流场的热传输方程和流体力学模型。具体步骤如下：
（1）建立流体力学模型
通过ComputationalFluidDynamics(CFD)软件建立2D或3D流体力学模型，包括建筑群和周围空气。采用Navier-Stokes方程描述流场运动状态，经过计算求得流场速度、压力和温度等相关参数。
（2）建立热传输方程
考虑建筑群的热交换作用，采用Fourier定律建立建筑物表面和空气之间的热传输模型。同时考虑气流对建筑物的冷却和加热作用，接着利用能量守恒定律建立建筑物与空气之间的能量传输方程，模拟温度分布的变化过程。
（3）求解流场和温度场
将流体力学模型和热传输方程合并求解，通过计算机程序迭代求解出建筑群周围的流场和温度场，并根据结果进行分析和评价。
3.研究结果
通过数值模拟计算，我们得到了不同气象条件下建筑群周围的流场和温度场数据。在夏季，由于地面气温较高，气流呈现向上运动的趋势。同时，建筑群和周围空气的温度分布程度较大，但在夏季温度层结条件下，建筑群周围的流场存在一定程度的稳定性。
而在冬季，气流由于地面气温较低，加之建筑物产生的热量，形成了强烈的温度逆向不稳定层结，气流速度明显增加，同时流速和温度的变化较大。此外，建筑群的高度和密度对周围气流分布也产生了较大影响。高密度建筑群周围的气流流动状态更为复杂，流速和温度的变化更加剧烈。
4.结论
通过数值模拟研究建筑群周围的温度层结对流场的影响，我们可以得到以下结论：
（1）温度层结条件下建筑群周围的流场受到气温差异的影响，夏季流场较为稳定，而冬季流场更加剧烈。
（2）建筑群的高度和密度对周围空气流动分布影响较大，高密度建筑群周围流场更为复杂且变化更剧烈。
（3）本文研究结果可以为城市规划和环境保护等方面的工作提供参考，有助于提高城市建筑的舒适性和环境质量。
参考文献
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