防风林布局对寒地乡村社区风环境的影响模拟研究

论文摘要

近年来,国家大力推进乡村振兴工作,对乡村的建设提出了更高的要求。针对寒地而言,风环境的舒适度与居民生活息息相关,也是评价寒地乡村社区宜居程度的重要指标。随着城镇化的大力推进和生活水平的提高,人们对于舒适度的要求越来越高,改善室外风环境越来越受到关注。本文以哈尔滨市的典型乡村社区为研究模拟对象,以风速、风压、平均风速比作为室外风环境舒适度评价标准,通过实地测量及数值模拟,研究不同防风林布局方式对于寒地乡村社区风环境的影响,挖掘防风林与风环境之间的关联机制,探寻优化寒地乡村社区风环境的防风林建设策略。首先,论文针对风环境的国内外研究现状进行了总结和归纳,明确了相关概念及防风林对风环境的影响机理,确立了室外风环境的评价标准,为论文的进一步展开奠定基础。其次,通过文献梳理,总结寒地典型乡村社区在气候条件、社区布局形式和植物配置特征方面的特殊性。通过走访调研和卫星图像识别,筛选出了两个哈尔滨典型乡村社区,分别是带型社区（夹沟村）及团型社区（小杨家屯）进行研究,通过CFD模拟探寻不同形态学特征下的社区风环境特征及异同,并对比现场实测风环境数据,对数值模拟的参数有效性进行了验证。最后,借助FLUENT软件模拟并分析了不同防风林布局下的典型寒地乡村社区的风环境特征。选取寒地常用防风植物作为参照,建设不同长度、宽度、孔隙率的林带,进行防风效果比对。并结合典型社区建设1:1模型,研究不同位置（外部型、内部型）、与风向夹角（90°、105°、120°）防风林条件下的社区风场内风环境特征,提取风环境数据进行对比,研究不同防风林布局下的防风效果及对社区风环境的影响,讨论相应的防风林带建设策略,为防风林在寒地乡村社社区风环境优化工程实践中的应用提供设计依据和分析方法。研究表明:（1）在固定高度（H）的防风林带林带背风面2.5～20H范围内通常会形成一个主要风速降低区,较以往研究中提及的5～60H为最佳防风区域面积有所减少、距林带距离缩近。（2）背风面距林带4～13H区域内风速降低程度最大,风速降低幅度通常可达为21.7%～60.8%。（3）林带布局与风向角为90°-105°之间变化时,防风效果逐渐减弱,减弱效果约5%。当林带与风向角大于105°角趋与风向平行建设时,防风效应减弱变化减缓,防风效果差异较小。本文基于CFD技术,通过模拟研究防风林对寒地乡村社区风环境的影响,揭示其关联机制,为预测和评价严寒地区乡村防风林防风效果提供了参考,验证了模拟指导设计的理念在寒地乡村规划领域的可行性,丰富了严寒地区乡村规划的方法及途径,对于提升严寒地区乡村社区风环境舒适性、改善社区宜居性具有积极的实践意义,为日后严寒地区乡村规划建设的研究提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题来源
•   1.2 研究背景
•   1.3 研究目的和意义
•     1.3.1 研究目的
•     1.3.2 研究意义
•   1.4 相关概念界定
•     1.4.1 寒地
•     1.4.2 乡村社区
•     1.4.3 防风林
•     1.4.4 CFD
•   1.5 国内外研究现状
•     1.5.1 国外研究现状
•     1.5.2 国内研究现状
•     1.5.3 国内外研究现状简析
•   1.6 研究内容和方法
•     1.6.1 研究内容
•     1.6.2 研究方法
•     1.6.3 研究框架
• 第2章 相关基础研究
•   2.1 风环境基础研究
•     2.1.1 风环境要素
•     2.1.2 室外风环境评估标准
•     2.1.3 风屏障对风环境的影响
•   2.2 寒地乡村社区的特殊性
•     2.2.1 气候条件
•     2.2.2 社区布局
•     2.2.3 植物特征
•   2.3 计算流体力学相关研究概述
•     2.3.1 相关分析研究方法
•     2.3.2 常用的CFD分析软件
•     2.3.3 计算控制方程及研究原理
•   2.4 本章小结
• 第3章 风环境实测及模拟有效性验证
•   3.1 典型社区风环境实测分析
•     3.1.1 研究对象的选取
•     3.1.2 现场实测
•     3.1.3 实测情况总结
•   3.2 典型社区风环境模拟分析
•     3.2.1 模拟参数的设定
•     3.2.2 典型社区A风环境模拟
•     3.2.3 典型社区B风环境模拟
•     3.2.4 典型社区风环境特征比较
•   3.3 数值模拟有效性验证
•   3.4 本章小结
• 第4章 防风林布局对社区风环境的影响分析
•   4.1 林带防风效果模拟分析
•     4.1.1 林带宽度对防风效果的影响
•     4.1.2 林带长度对防风效果的影响
•     4.1.3 林带孔隙率对防风效果的影响
•     4.1.4 不同林带防风效果总结
•   4.2 社区内部型防风林布局模拟分析
•     4.2.1 现状对照模型
•     4.2.2 内部型防风林布局位置
•     4.2.3 内部型防风林数值模拟
•   4.3 社区外部型防风林布局模拟分析
•     4.3.1 外部型防风林布局要素
•     4.3.2 不同布局角度数值模拟
•   4.4 组合防风林防风效果模拟分析
•     4.4.1 组合防风林数值模拟
•     4.4.2 社区防风林体系构建策略
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 荣婧宏

导师: 刘晓光

关键词: 寒地,乡村社区,室外风环境,防风林

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 哈尔滨工业大学

基金: 住建部课题《特色宜居村镇景观保护技术研究》(课题编号:2017-K6-002)

分类号: TU119;TU982.29

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.006462

总页数: 92

文件大小: 5781k