李孙伟、胡振中团队提出建筑风环境与污染物扩散模拟新方法

       风环境与污染物扩散是建筑设计运维阶段的重要议题，对居民与行人生命健康具有重要影响。近年来，以计算流体力学（CFD）为代表的数值模拟方法成为分析建筑风环境与污染物扩散的有效技术。然而，当前风环境与污染物扩散模拟存在着缺乏精确边界风速条件、缺乏实际建筑几何信息以及非专业人员难以掌握等问题，这些问题阻碍了风环境模拟技术在建筑行业的推广普及。针对上述问题，我院李孙伟和胡振中联合团队提出了面向建筑设计运维的多尺度建筑风环境与污染物扩散模拟实用方法。

       该研究从开放地图获取了北京、上海、深圳、武汉四市超两百万栋实际建筑的几何数据，基于地理信息系统（GIS），实现了气象数据、建筑数据、风环境数据的集成管理，可为风环境与污染物扩散提供真实的建筑及周边环境信息。

图1 建筑数据采集与融合流程

       其次，该研究提出了多尺度模拟架构，实现了中尺度气象模拟与微尺度风环境分析的耦合。中尺度气象模拟基于天气预报信息，在数百公里的尺度内展开，可获得特定时刻、特定气象条件下街区级别的风场资料。微尺度模拟则以中尺度气象数据为边界条件，在数百米的建筑群尺度下进行，从而得到精确边界风速条件下的建筑风环境与污染物扩散分布。

图2 多尺度风环境耦合模拟框架

       该研究还进一步开发了风环境与污染物扩散自动化模拟平台。平台封装了风环境模拟所需专业知识，可根据模拟场景实现模型参数自动化配置。平台用户无需关注于繁琐的数值模型配置与操作细节，只需指定模拟时间地点，即可得到给定条件下建筑风环境的三维可视化结果，降低了风环境模拟所涉及的专业门槛。

图3 建筑风环境模拟三维可视化结果

       相关工作以Development of a micro-in-meso-scale framework for simulating pollutant dispersion and wind environment in building groups为题发表在Journal of Cleaner Production上，论文链接为：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132661。我校土木工程系2018级博士生冷烁为论文第一作者，我院胡振中副教授为论文的通讯作者，论文作者还包括我院李孙伟助理教授、2019级硕士生吴昊阳、李彬彬副教授等。该研究得到了国家自然科学基金、深圳市海洋智能感知与计算重点实验室和深圳市规划国土资源委员会的支持。

文/图：冷烁

编辑：彭锦涛

审核：胡振中