基于建筑形态与CFD参数化的城市尺度风场高效模拟及广州应用

本文提出了一种基于计算流体力学(CFD)模拟和非线性回归的城市风场参数化方案，通过平面面积密度(λp)和迎风面积密度(λf)双参数模型，实现了城市冠层(UCL)和行人高度风速的快速精准预测。该方案克服了传统多层城市冠层模型(MLUCM)忽略λp影响的缺陷，在广州高密度城区的应用中成功识别出低风速热点区域，为改善城市热环境与污染物扩散提供了新工具。

　　

Highlight

本研究通过CFD模拟和非线性回归开发了新型城市风速参数化方案。为聚焦复杂建筑群影响，该方案设定平坦地形与等温条件，并忽略城市植被作用，为快速评估冠层和行人层风速提供了新方法。

Developing urban wind parameterization scheme

城市风参数化方案基于理想化建筑群的CFD模拟结果开发。首先对70组不同形态的建筑阵列进行CFD模拟，计算行人高度和UCL平均风速，忽略通道效应、转角加速等微观风场异质性。随后通过回归分析建立λ_p、λ_f与风速的非线性关系模型。

Evaluating the urban wind parameterization scheme

通过与真实城市几何的CFD模拟及多层城市冠层模型(MLUCM)对比评估方案性能，最终将该模型应用于广州城市尺度的风环境制图。

Urban wind mapping in Guangzhou city

广州案例展示了回归模型在城市风速制图的适用性。基于Amap建筑数据，以500m×500m网格计算λ_f和λ_p：迎风面积密度λ_f通过多风向平均获得...

Conclusions

本研究通过CFD模拟和非线性回归建立了新型城市风速参数化方案。该模型聚焦复杂建筑影响，忽略地形和植被因素，为冠层和行人层风速快速评估提供了创新工具。CFD模拟70组理想化建筑集群表明...