城市規(guī)劃CFD模擬設計的數(shù)字化研究(2)

在將城市以主要干道、山體、河流、湖泊3各種條件為界限，分為不同的區(qū)域地塊（即為模型中的BLOCK），考慮到不同區(qū)域的建筑密度大小、容積率、人口毛密度、綠化程度等因素組成的數(shù)字模型在模擬仿真計算過程中可能表現(xiàn)出的不同特性，將整個研究區(qū)域內(nèi)分為五個等級。在區(qū)域分級過程中，(1)根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)的實際情況，綜合考慮區(qū)域內(nèi)建筑密度、容積率、人口毛密度、綠化程度（包括無覆蓋、非裸露土地，如菜地等）等因素的基礎上，取各參數(shù)在本地塊上的平均值（該值也根據(jù)具體情況作一些微調）；（2）主要以該區(qū)域的Block接受太陽輻射的程度、風的影響大小為標準；（3）級別由低到高劃分過程中，其區(qū)域內(nèi)的建筑密度由小到大，容積率由低到高，人口毛密度也由小到大，而其綠化率則由高逐漸過渡到低。以武漢市為例，根據(jù)以上區(qū)域分區(qū)、分級方法，將武漢市分為五個等級（見附表及分級圖1）。

從圖中可知，級別逐漸升高，代表其區(qū)域內(nèi)的建筑密度、容積率、人口毛密度、綠化程度逐級變化。比如在三級區(qū)域內(nèi)，建筑密度在20%—30%之間，容積率為1.0—1.5之間，人口毛密度為400－600人／公頃，在該區(qū)域內(nèi)有相當面積的綠化，但總體綠化率一般。但在有些綠化程度高的區(qū)域內(nèi)，如綠化程度高的高等學校用地（通過衛(wèi)星遙感圖觀察），盡管人口密度大，從接受太陽輻射程度來考慮，仍可設置為低級別。

采用上述轉換方法，還需將城市中的不同下墊面性質以及城市特征轉化為CFD模型的數(shù)字參數(shù)。對于城市中不同級別的區(qū)域，在確定模型高度和材質上，對于地塊廡痛誘體上綜合考慮其受太陽輻射和風的大小影響的程度，分別將建筑密度、容積率、人口毛密度、綠化程度的等，轉化為各block的屬性參數(shù)。如綜合考慮一級、二級的低級別區(qū)域，由于其受太陽輻射和風影響相對小，block屬性采用空心，材質為磚；對于三級、四級和五級地塊模型，由于其受太陽輻射和風影響影響大，模型采用實體的水泥材質。在材質的具體物理特性上，如對太陽輻射的反射率，熱的吸收等，再根據(jù)具體情況進行設置。

圖2 武 漢 市 模 型 圖

Fig.2 Wu Han model picture

CFD模擬時，首先創(chuàng)建一個城市大空間的zoom，確定zoom在CFD中的長、寬、高尺寸，一般要適當?shù)拇笥谡麄€城市模型。用于進行CFD的仿真環(huán)境模擬；其次，在幾何模型相應的位置建立進風口和出風口，用于模擬城市在大<候環(huán)境下的季節(jié)風向；本次研究中，采用1：1000的模型進行研究。（如圖2，武漢市模型圖）