关键词：空间布局、风环境、CFD
1引言
两会对于城市生态环境的关注，在气候变化、城市环境、空气污染与空气质量方面展开了专题讨论。美国退出《巴黎协定》引起了世界人民的激烈讨论，表明气候变化和全球气候治理越来越受世界人民的重视。如空气污染等城市病引发了市民各种呼吸道疾病，同时对人类的活动，尤其是室外活动产生了诸多不良影响。
2国内外相关研究进展
国外主要研究在通风、污染物扩散与建筑单体及城市形态之间的关系。如P.Edussuriya研究了在城市形态与大气污染物扩散的关联；H.Montazeri对城市高层建筑单体外立面所受的风压情况进行模拟研究。
我国量化研究通风问题还刚刚起步，谢宜等进行规划微环境生态模拟与评估，辅助城市规划决策；Edward通过对城市形态以及表面粗糙度研究来改善高密度城市的风环境。
3研究方法及对象
3.1研究背景
随着我国一带一路战略及丝绸之路经济带的建立，我国国家战略、开放格局的转变，新疆被定位为“一带一路核心区”，战略地位由“西部大开发”上升为“新丝绸之路经济带”，历史地位由“后方边疆”上升为“东联西进”，为其发展带来了强大动力。
乌鲁木齐作为新疆首府，是全疆政治、经济、文化金融中心；我国西部中心城市和综合交通枢纽城市；面向中西亚的现代化国际商贸中心，为其带来了前所未有发展机遇。高新区中央商务区属乌鲁木齐城市五大商业中心之一，其功能设施陈旧已无法很好的服务城市，现状以2-6层传统居住功能和商业服务功能为主，东边紧邻鲤鱼山。
3.2研究方法
随着计算机模拟技术的进步，基于计算流体力学CFD开发的数值模拟软件也被广泛应用于城市环境研究，由于CFD技术不断发展，已经可以采用计算机模拟流场的方式来取代部分空气动力学实验[1]。借鉴空气动力学在这一方向的发展，拟将CFD运用于城市设计研究。首先应建立数学模型，指定流体动力控制方程如本文采用的N-S方程、设置边界条件等，可通过CFD相关软件实现，再依据研究对象建立几何模型，由于实际情况的复杂性，通常对几何形体进行简化建模，以便生成CFD计算网格进行计算求解和分析。
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3.3参数设置
乌鲁木齐属温带大陆性气候，春秋季短，冬夏季长，且冬季采暖期较长，如出现不利于污染物稀释扩散的气象条件，极易形成雾霾[2]，所以本文对冬季风环境进行研究，根据中国气象数据网的相关数据和有关文献的整理分析[3、4]，以-9℃和1.8m/s西北风作为基本温度和风速条件。
本案用地面积68公顷，研究范围以设计边界四周向外扩展500m，东边靠鲤鱼山多外延100m，模拟范围面积扩大至约500公顷，于ANSYS中将建立的三维模型制作CFD分析网格，于CFD++中设置冬季相应的气候条件，将原有的大气边界条件加上缓冲阻尼层，模拟无限远边界条件，增加计算机模拟计算的准确性进行计算求解。
4结果分析
为了得到最好的城市通风条件特别是外部公共空间如城市广场的通风条件以减少雾霾对人体健康的影响，在整体布局不变的前提下，我们对火炬广场周围的标志性建筑的布局进行调整优化（如图1）。
本文以静风区面积即不利于雾霾散去的风速区面积为评判标准。在前述的研究中，我们发现出在1.5m高度，风速水平低于1.04m/s后，将产生污染物在空气中停滞的静风区，只有保证风速大于此临界值，才能有效改善通风。
4.1视觉形象
在总体空间轴线方面，方案一的标志建筑位于南北向的建筑空间轴上，以火炬广场为中心，与火炬大厦形成呼应；方案二的标志建筑位于东西向的景观自然轴上，以高新街为中轴，是轴线末端火炬广场建筑的焦点（如图2）。
在视觉形象方面，方案二更加能突出中轴线，更好地展现钻石建筑簇群感，与鲤鱼山形成对景，所以方案二稍优于方案一。
4.2城市风环境
在1.5m高度，人活动层面上方案二相较于方案一在火炬广场区域对城市通风的提高更好，根据设计布局，时尚购物天街与火炬广场相连形成了明显的风道，且最大风速均在2.2m/s以下，不会造成人体不适和风害，静风区面积也较方案一小（如图3）。
通过对两个方案在冬季的风环境模拟，我们可以看出两个方案均在时尚购物天街与火炬广场形成了明显风道，有利于步行街和广场的通风，且最大风速均在2.5m/s以下，不会造成人体不适及风害；方案二相较于方案一在火炬广场区域，对城市通风的提高稍好，静风区面积较方案一小。
5结语
提升城市通风有利于减少雾霾，有助于市民身体健康，本文通过计算机模拟的方法证明了城市微观层面通过优化城市空间布局可以改善城市通风条件，提高空气质量。在改善城市人居环境方面为城市规划和设计者们提供了一个新的方法。
参考文献
[1]史源,任超,吴恩融.基于室外风环境与热舒适度的城市设计改进策略——以北京西单商业街为例[J].城市规划学刊,2012(05):92-98
[2]吴梅,刘卉,汤万龙,何亚平.基于乌鲁木齐基础气象资料分析的城市规划有关问题探讨[J].资源节约与环保,2015(09):142-143
[3]祖丽皮耶·穆合合尔.乌鲁木齐市近60年来的气候变化特征（1951~2008）[D].上海师范大学,2012
[4]李瑞,余锦华,李如琦.乌鲁木齐市近43年风速气候特征分析[J].干旱区资源与环境,2009,23(05):106-110
论文作者:顾力溧, 李享
论文发表刊物:《城镇建设》2020年4期
论文发表时间:2020/4/13
标签：城市论文; 方案论文; 风速论文; 广场论文; 条件论文; 环境论文; 乌鲁木齐论文; 《城镇建设》2020年4期论文;