[发明专利]一种风速流线可视化的建筑设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，具体涉及一种风速流线可视化的建筑设计方法。

背景技术

随着流体力学、科学计算可视化、计算机图形学、网络三维游戏等的发展,可视化技术得到了广泛的应用，流线可视化技术是矢量场可视化技术中的一种,主要包括流线的计算与流线的显示。由于它与常用流体实验技术的相似性,流线可视化技术在计算流体力学可视化中被普遍采用,流线可视化技术的研究已经成为可视化研究十分活跃的课题。但是,目前的流线可视化技术在流线构造的速度上,相对较慢，在流线绘制真实感的效果上,还不太理想。

流体流动和传热必须服从质量守恒定律、动量守恒定律及能量守恒定律。建筑物在大气边界层内作为风流动中的障碍物存在，其周边的流动由气流撞击、分离、再附着和环流等物理现象组成，按湍流作用下的钝体空气动力学理论，建筑周围的流动风是大气边界层中的低速不可压缩湍流过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种风速流线可视化的建筑设计方法；

本发明的另一目的是提供一种快速有效的了解自然环境产生的风速流线在不同高度的情况；

本发明的另一目的是提供一种能够利用计算机信息技术来观察自然环境产生的风速流线的方法。

一种风速流线可视化的建筑设计方法，该方法包括以下步骤：

(1)、将整个建筑物视为一个大空间网格，所述的大空间网格内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，或根据现实中的房间大小对小空间网格进行空间重组；

(2)、确立分析计算建筑物时所需要的风信息和环境信息，将所述风信息和环境信息输入计算机中进行风环境以及湿度环境的模拟，得出整个建筑物的风速流线分布数据；

所述风速流线分布采用RNG k-ε湍流模型进行模拟，其湍流控制方程如式（1）-（4）所示：（1）为连续性方程，（2）为动量方程，（3）为k方程，（4）为ε方程；

                              （1）

（2）

（3）

（4）

式中

其中，U_i（_i=1,2,3），分别为沿坐标轴x、y、z方向的平均速度分量；k、ε为湍流动能和湍流耗散率，p为平均压力，为空气密度，为平均应变张量分量，为气流运动粘度，为涡团运动粘度。=0.085，=1.42，=1.68，=0.72，=0.72，=4.38，=0.015；

 (3)、在采光模拟软件平台上，利用插件导入步骤（2）所得风环境以及湿度环境模拟所得出的风速流线分布数据，进行二层模拟；

(4)、根据步骤(3)得到的风速流线二层模拟后的数据对每一个小空间网格进行计算，所求得的数据就作为将来房间布局的设计参考；

(5)、在计算机中进行房间数量和属性的设置，重组后的空间布局则根据能量流失的多少来布置相应的房间在对应的部位上；

(6)、最后根据要求，对整个建筑物进行功能布置的分析，在分析中将属性相同的功能区尽可能的集中于一体，便于观察模拟；

(7)、通过计算机技术的应用，可视化方法的使用，使风速流线分布变成图像显示，可直观的观察风速流线在不同高度的分布，便于我们调查、研究。

所述的建筑信息包括建筑材料和结构；所述的环境信息包括太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度、周边的风压和周边的风向。

通常情况下风压是看不见、摸不着的，所以无法通过人为来改变它。而通过一些计算机的智能操作，就可以得出风速流线的在不同高度的分布图，以此来得出风速流线可视化的建筑设计方法。

本发明的有益效果在于：

具体地说，本发明的优点如下：风速流线可视化的建筑设计方法在一定程度上改善了建筑的风环境，提高了人的舒适度，具有一定的合理性。风速流线可视化的建筑设计方法的使用能够提高设计手段、减少设计风险、降低成本。风速流线可视化的建筑设计方法，对于优化建筑设计，建设节能环保型校园有显著的指导作用。风速流线可视化的建筑设计方法有利于校园风环境的改善和舒适度的提高。通过风速流线可视化的建筑设计方法，可以准确无误的观察风速流线在不同的高度的改变情况。经过考虑周边环境，便捷于设计建筑，创造出更加符合人体工程学的设计。

附图说明

图1为夏季5米高度风速矢量分布图；