南信大人才公寓对观测场风场影响的数值研究

论文总字数：15032字

目 录

1研究背景 1

1.1气象探测环境 1

1.2城市化 1

1.3城市通风廊道 1

1.4研究现状及目的 2

2研究方法 3

2.1网格生成技术 3

2.2 Fluent软件 4

2.3湍流模型 5

2.4模拟基本设置 6

3结果及分析 8

3.1风速为3m/s 8

3.2风速为6m/s 11

3.3风场观测数据分析 13

4.结论及展望 15

参考文献 15

致谢 18

南信大人才公寓对观测场风场影响的数值研究

王彦朝

，China

Abstract: The observation of the wind field is one of the important contents of the conventional meteorological observation. The quality of the meteorological detection environment directly affects the accuracy of the observational data we obtained. Moreover, the accelerating process of the urbanization also has a great impact on the meteorological detection environment. The purpose of this study is to use ICEM CFD software to generate the mesh and then use Fluent software to perform three-dimensional numerical simulations to investigate the impact of the Nuist Talent Apartment on the wind field observation. The computational results and the conclusions are also compared with the real observational data. In this way, we explored the impact of the Nuist Talent Apartment on the observation of wind. At last, we conclude that the existence of the Nuist Talent Apartment reduces the speed of wind passing through it，compared to the situation when there is no building. When the wind is 3m/s, the wind speed at the observational site is reduced by 27.40%, where the x-direction wind speed is 2.04 m/s. The wind speed in the y direction is 0.01 m/s, and the z-direction wind speed is 0.08 m/s. Thus, the accuracy of the observational data of the wind speed is significantly affected due to the existence of the Nuist Talent Apartment.

Keywords：Wind observation; turbulent flow; numerical simulation; ICEM CFD; Fluent

1研究背景

1.1气象探测环境

气象探测环境，是指气象观测时我们为了避开建筑物等干扰因素，获得准确的气象探测信息所需要的最小空间范围^[1]。气象探测环境是我们获取气象探测信息的场所，而气象探测信息的准确与否直接影响到了我们气象预报的准确率。并且气象探测环境的变化对温度、湿度、风、降水等气象要素的观测影响巨大^[2]。

以风为例，风是由于气压的分布不均匀产生的从高压地区流向低压地区的气流。风力的减弱就与城市气象探测环境的变化有很大关系，例如风吹过建筑物，会加大风在移动中的摩擦力，导致更多能量的消耗，从而造成了风在到达观测站的时候能量减弱，使观测到的风速减小^[2]，也影响了城市内的空气流动。气象探测环境的变化对其他的气象要素同样有很大的影响，由于篇幅有限，故不再一一赘述。

因而为了使气象探测信息具有代表性和准确性，提升我们气象预报的准确度，气象探测环境的保护变得尤为重要^[3]。

1.2城市化

根据气象观测场建设的规范，观测场的周围一定范围内是不能有建筑物的。因此观测场建设时必须满足该条件。但随着城市化进程的不断推进，观测场周围也有越来越多的高楼拔地而起，城市化对于气象探测环境的影响也越来越明显。

城市化，是指城市中人口增加、市区面积增大以及由此所导致的一系列复杂的社会变化过程^[4]，它是一个综合性的过程，正如John Friedmann^[5]所指出的“城市化是一个多维的包含整个社会的复杂过程”。伴随着城市化进程的不断加快，我国城市迅速建设和发展，一座座高楼拔地而起，城市内空旷的地方越来越少，因而出现了很多在气象观测站周围违规新建建筑物等影响和破坏气象探测环境的现象。

城市化也影响了我们城市的小气候，并且随着现代化城市的迅猛发展，城市的热岛效应对城市的影响也变得越来越明显。而城市热岛效应的出现，主要受到两个方面的影响，其一是在现代化城市中，不仅有人们平常生活所产生的热量，还有因为工业生产、交通出行等产生的大量热量；其二是因为城市的建筑和柏油路面的热容量小，所以城市内很短时间内就可以积聚很多的热量。城市热岛效应不但改变了城市的气候，而且还严重污染了环境，是影响城市环境质量的重要影响因素^[2]。

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