[发明专利]一种基于CFD针对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法

摘要

一种基于CFD针对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，包括以下步骤：步骤1流动初场计算；步骤2污染物反演溯源计算；步骤3正向校核计算；步骤4补充计算；步骤5方案选择；步骤6三维构建。对于优化选址的反演计算方法，可归结为“反演求源，正向取型”，通过此方法不但可对该城区进行建筑物增补判断，还可通过集成湖泊或人工林等源特性，对城区通风优化和厂区布置等提供新的解决方案。基于二维流体反演计算法切片确定城市通风外加扩散源区域位置；通过正演判断能否通过增补新建筑、新结构或破拆旧建筑，来改善区域通风不良或者过通风过度问题；通过变角度旋转式扫描可构建三维架构。

主权项

1.一种基于CFD针对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1(流动初场计算)：选取城市，查询该城市的年平均风向风速数据库，结合年平均风向风速数据库的相关数据对于该城市的布局进行流动初场计算，得出流动初场计算结果；对流动初场计算结果分析，找出污染物集中区，并按照污染物集中区的等级通过无量纲浓度S进行区分归类，并对污染物集中的重点区赋名为矛盾区域；对矛盾区域分别按照城市年平均最大风速和城市年平均最小风速的风向方向进行纵向切片，提取拟研究范围内的纵向切片几何参数；步骤2(污染物反演溯源计算)：设定该矛盾区域的终值，逆时间序列计算该纵向切片上逆时间序列的流动特性，分析并确定新增源项布置于何处能够使得污染物较为集中或远离规划的居民区，并将这新增源项的布置区域命名为待核实区域；步骤3(正向校核计算)：对溯源计算可能出现的多个待核实区域进行正向校核计算，再次得到矛盾区域的相关数值；随后，对比并校核矛盾区域的空气质量和/或颗粒物浓度是否满足要求；便可挑选出待核实区域中的最佳位置，即将其作为工业或带源项的区域位置；其次，在该步骤中添加一步预计算，对该剖切面内上计划改造的建筑区进行基本尺寸调整，随后再次更新计算，查看矛盾区域的数值计算结果是否旧可信；继而判断该切片方向上所包括的沿线建筑或景观是否通过增补建筑结构来实现增加或抑制通风的目的；判断标准是：初步判断已有的沿线建筑能否增补建筑结构；如增补建筑结构后，矛盾区域的污染物浓度并未大幅提高，表明拟规划重建的该区域建筑物结构对不构成决定性控制；若增补建筑后，矛盾区域污染物浓度大幅变化或弥散，则证明在沿线已有建筑结构上增补建筑结构不可行，应尽量避免在此截面进行进一步的楼房建设，但可重建；步骤4(补充计算)：完成建筑区域位置和增补结构方案双重判断；在步骤3的基础上，改变二维切片拟规划建设区的几何特征，做建筑外观补充以及位置计算；若变通路上的建设位置，矛盾区域的颗粒物浓度并没有显著的扩大，则增补方案可行，即可通过增补建筑实现通风量增加或促使污染物弥散或减少通风过量；在初始值条件不变的条件下，带入初始值正向计算该剖面矛盾区域的特性；若上述方式不可行，可改变通路上的拟建设的建筑位置；步骤5(方案选择)：在步骤3的基础上，若判断增补建筑的方案不可行，则通过步骤4进行位置和结构双重判断，若双向调整后仍旧不能满足要求，则可在该矛盾区域进行改造，如设置强制通风装置或/和污染物收集装置；步骤6(三维构建)：结合步骤1‑步骤5可得主要矛盾区域的二维剖切平面几何特性；若生成三维城市，则以中心轴为基准主平面旋转角度±Δ，每隔δ角度记录并计算该旋转角度的平面几何特性，迭代推演确定外加扩散源的三维位置；本步骤6根据具体要求，决定是否有必要实施。