我們所有人都經(jīng)歷過城市風的影響。從一條微風走過一條寬闊的大街上，到一條狹窄的小巷里感受到刺耳的陣風，在城市環(huán)境中，風的存在比人們想象的更為普遍。這是為什么？
多風的城市
什么是行人風的舒適？
    如果你是一個眼尖的人，你可能已經(jīng)注意到，在某些特定的地方，強烈的陣風發(fā)展的趨勢更大。因此，風與周圍建筑物之間必然存在某種相關(guān)性，從而導致陣風。在工程領(lǐng)域，這被稱為行人風舒適度。行人風舒適度是風力工程的一個分支，致力于研究風力效應(yīng)，導致它們的原因，它們?nèi)绾伟l(fā)展，以及如何設(shè)計城市環(huán)境來控制它們。
為什么評估行人風舒適對城市規(guī)劃很重要？
    任何建筑物，無論是高層建筑還是低層建筑，橋梁或隧道，都會對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。風流中斷是許多可能的影響之一。特別是在城市地區(qū)，可以產(chǎn)生諸如隧道節(jié)流或渦度的風效應(yīng)。如果事先沒有計劃，這些影響甚至可能對使用甚至附近受影響設(shè)施的人有害或危險。
    通過評估行人風的舒適度，城市總體規(guī)劃者可以預測擬建建筑物在設(shè)計階段的風流動態(tài)。風速和其他參數(shù)可以在行人級別計算，并且可以使用特定標準（例如下圖中所示的標準）進行舒適性評估。這允許改進直接實施到設(shè)計中并循環(huán)評估，直到實現(xiàn)令人滿意的施工計劃。 您如何評估2019年的風力舒適度？
    通常，評估從當?shù)靥鞖鈹?shù)據(jù)開始，顯示所謂的風玫瑰花。風玫瑰（或風玫瑰）是氣象學家使用的圖形工具，用于簡明地了解風速和方向通常如何在特定位置分布。
    該圖表顯示了各種風向流動的最大（或典型）風速值。該信息與總體規(guī)劃模型一起用于預測局部風效應(yīng)，例如渦流產(chǎn)生或隧道效應(yīng)。然后使用所獲得的結(jié)果來評估模型的所有區(qū)域的行人舒適度。
有三種基本方法用于執(zhí)行總體規(guī)劃的風行為評估：
    1）全面測試
    2）風洞測試
    3）CFD模擬
    在過去十年中，CFD（計算機流體動力學）方法越來越成為首選工具，因為它能夠使用更快速，更輕松的工作流程進行行人風評估。像SimScale這樣的軟件提供商已經(jīng)推出了許多專業(yè)工具來實現(xiàn)這一目標。
    在建筑項目的設(shè)計階段使用CFD模擬的最大好處之一是降低成本。下圖說明了不同設(shè)計階段的變化對項目成本的影響。在概念階段，可以獲得早期信息，例如地形和現(xiàn)有建筑的粗糙模型。模擬用于運行具有低細節(jié)級別的快速迭代，并且這些通知設(shè)計過程。在第二種情況下，仿真支持細節(jié)工程。對風的行為進行了詳細的分析和高精度分析，目的是評估法規(guī)遵從性。
    但是，CFD模擬可能需要資源。一家致力于利用其優(yōu)勢的公司需要一名專職的專業(yè)工程師，與該軟件一起工作。傳統(tǒng)的CFD軟件工具需要高性能計算機（HPC）及其增加的開銷：專用軟件和配置，維護，能源成本和技術(shù)訣竅障礙。
    這是SimScale提供替代方案的地方; 基于云的平臺，無需硬件和軟件占用空間，并可訪問無限的計算能力。在本文中，我們將探討使用SimScale平臺進行CFD分析的案例研究。
案例研究
設(shè)計
：城區(qū)周圍的流動模擬
    在下面的案例研究中，我們將評估兩個城區(qū)周圍的風流，其中建議建筑物。然后使用不同設(shè)計階段的CFD模擬評估這兩種情景。
場景1：早期總體規(guī)劃設(shè)計
    在第一個場景中，正在調(diào)查三座建筑物的建造。重點將放在尋求發(fā)展的休閑區(qū)的風行為。對周圍建筑物和擬議建筑物的模型進行了審查，細節(jié)水平較低。此方案僅評估主風向，并分析一個速度值。
    使用虛擬風洞模型模擬案例，最近在SimScale平臺上發(fā)布了Lattice Boltzmann（LBM）求解器。該模型以粗分辨率模式運行以獲得快速結(jié)果。應(yīng)用的方法避免了對網(wǎng)格化步驟或CAD清理的需要。獲得兩米高的風速并繪制成：
    我們可以看到文丘里效應(yīng)對興趣區(qū)域的影響，附近有明顯的風加速度。這將對行人構(gòu)成一種不舒服的狀況。然后提出并測試包括添加植被以改善狀況的設(shè)計變化：
    模擬了新的設(shè)計布局，結(jié)果顯示條件有所改善，有進一步發(fā)展的空間：
場景2：詳細驗證
    對于第二個詳細的工程驗證方案，考慮了紐約中央公園大廈的模型。從CAD模型圖片中可以看出，包括更多細節(jié)，例如周圍的建筑物，地形，植被和建筑物外墻。
    模擬以更精細的分辨率設(shè)置，以捕獲模型的細節(jié)和更小的流動偽像。具體而言，模擬中存在不同的細化水平：塔的高精細化，其附近的中等細化以及遠場位置的低精細化。輸入風廓線遵循對數(shù)定律建模。
    應(yīng)考慮許多風向和速度大小，以便使用Lawson或NEN-8100等方法評估舒適度。對于盛行風向，獲得了以下結(jié)果：
結(jié)論
    該網(wǎng)絡(luò)研討會介紹了在AEC應(yīng)用中使用CFD模擬評估行人風舒適度的兩種不同情況。第一個案例展示了概念設(shè)計階段分析，細節(jié)水平較低但周轉(zhuǎn)時間較短。第二種情況顯示了詳細的設(shè)計驗證，包括更復雜的分析，但結(jié)果中有細粒度細節(jié)，可以放心地用于代碼符合性評  估。通過利用SimScale提供的基于LBM方法的求解器，可以輕松設(shè)置模擬，在多個GPU上運行云，本地硬件和軟件開銷為零，并允許快速訪問結(jié)果。