CFD技术在建筑规划中的应用

       CFD是英语“计算流体力学”的首字母组合简称。这种技术广泛应用在机械、汽车、航空航天等领域的辅助设计和科学研究中。近几年，随着人们生活水平的提高，对建筑室内外环境提出了更高的要求，设计师们迫切需要一种实用的技术，在建筑规划设计阶段，就能够对所提方案的室内外环境效果做出判断，以更好地改进设计，满足人们的要求。

      在CFD成熟之前，设计师会利用风洞试验的方法来验证设计方案的效果。这种方法需要将建筑本身以及与这座建筑相互影响的其他建筑做出缩微模型，然后利用烟或其它一些显影流体进行吹风试验，对建筑周围的流体分布以及温度等参数进行拍摄和精确测量，这样就可以预测设计方案的实际效果。但这种方法的工作量较大，当设计发生变动时，模型需要重新制作，而且测量流体的速度、压力分布等参数时，还需要比较昂贵的仪器，这些都限制了风洞试验在建筑规划设计中的广泛应用。随着计算机计算速度和存储能力的提高，利用CFD所能模拟的实际问题也越来越多。利用这项技术，我们可以任意地计算和输出想要的参数，一些在风洞试验中很难精确测量的参数也可以轻松获得。另外，模型的发展保证了模拟精度的不断提高，计算方法的优化提高了CFD处理各种复杂流动的能力。

      近几年，随着高层建筑的不断增加，城市的风环境受到极大的影响，热岛效应日趋严重，其直接后果是城市的空气品质不断下降，污染物聚集不易散发，给城市居民的身体健康带来了严重威胁；同时，环境温度升高造成居民用电量的急剧增加，香港有关学者的研究表明，城市温度每上升一度，居民的用电量便会上升10%，工业和商业用电会上升3%左右，由此可见，充分考虑建筑周围的风环境以及热环境，对建筑节能具有重要意义。从国外的实践来看，他们非常重视建筑对环境造成的影响。例如，在日本，东京都颁布条例规定，凡建筑高度在100米以上或者建筑面积在10万平方米以上的建筑，开发商需要对包括风环境、热岛效应等周边环境做出评估；在澳大利亚，每栋3层以上的建筑需要进行风环境评估；在北美，许多大城市规定新建建筑必须进行环境评估，只有通过环境评估，该建筑方案才能获得相关部门批准。国外进行环境评估的主要手段就是CFD数值模拟，随着CFD在建筑领域的应用不断深化，其评估的准确性和权威性也不断提高。

      从我国的具体情况来看，城市空气品质的不断恶化和建筑能耗的急剧增加，使得人们开始关心建筑对周边环境的影响。部分开发商开始聘请科研机构帮助分析小区的风环境，避免局部风速过大、通风不畅。随着人们对环境、节能等观念的认同不断增强，以及房地产市场在以“质”为核心的更高层面上展开竞争，越来越多的开发商会更加重视建筑与环境之间的相互关联，CFD技术在建筑规划上的应用也将更加广泛和深入。