CFD與建築環境設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 村上周三 著，硃清宇 等 譯

圖書標籤:

• CFD
• 建築環境
• 數值模擬
• 建築設計
• 通風
• 熱工學
• 節能
• 室內環境
• 空氣動力學
• 建築工程

齣版社： 中國建築工業齣版社

ISBN：9787112089819

版次：1

商品編碼：10324559

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2007-04-01

用紙：膠版紙

頁數：446

字數：434000

正文語種：中文

內容簡介

本書係統總結瞭在建築環境工學中CFD技術應用的理論基礎和應用方法。全書分為3篇。第1篇是關於CFD數值解析方法和湍流模型的基本原理論述，具有濃厚的教科書色彩。但是關於CFD的理論基礎並沒有全麵地論述，而是以和建築環境問題密切相關的湍流解析內容為主。在第2篇中，通過CFD 和耦閤解析方法分析瞭與居住環境相關的各種環境問題，介紹並解說瞭進行環境解析的思路和具體實例。第3篇是在建築環境問題中CFD技術應用的集大成，論述瞭CF0作為設計技術的利用方法。在這裏，特彆闡述瞭CFD在建築環境解析中增加自動反饋機構的新概念，並介紹瞭該概念在設計方法的利用實例。
本書具有一定專業學術深度和較強的工程實用性的特點，可作為工程設計人員和科研人員的案頭專著，也可作為大學院校師生的專業參考書。

目錄

前言
第1篇 CFD數值解析方法的基礎
1.1 計算流體力學誕生和實用化的背景
1.2 非等溫流場的基礎方程式、變量和坐標係處理方法
1.3 離散化方法
1.4 計算法則
1.5 計算網絡與網格生成
1.6 對流項的差分法
1.7 邊界條件
1.8 誤差評價
1.9 湍流模型
1.10 伴隨密度變化的低馬赫數的壓縮性流的解析
1.11 對流和輻射的耦閤解析
第1篇 參考文獻

第2篇 人體·建築·都市環境數值解析實例
2.1 人體周圍微氣候解析
2.2 利用對流·輻射耦閤解析方法研究室內溫熱環境的形成機理
2.3 室內擴散場和通風換氣效率
2.4 室內化學物質引起的室內空氣汙染的數值解析
2.5 大空間的室內氣候數值解析
2.6 建築周圍氣流的數值解析
2.7 室內溫熱環境的數值解析
2.8 利用數值氣候模型進行城市氣候的解析
2.9 火災現象的數值解析
第2篇 參考文獻

第3篇 通過CFD耦閤解析方法進行人·建築·都市的環境設計
3.1 人所感受環境的物理尺度和空間尺度
3.2 環境的相互影響和耦閤解析
3.3 單純作為解析工具的CFD和作為設計工具的CFD
3.4 各種形成熱環境因素的貢獻度的耦閤解析
3.5 用熱環境形成貢獻度解析方法改善劇場環境的實例
3.6 利用交流·輻射解析與空調控製的自動反饋係統的耦閤方法進行室內環境的最優化設計 3.7 對流·輻射解析與空調控製的自動反饋係統耦閤進行室內環境優化設計的實例分析
3.8 構成人·建築·城市環境設計的共同操作平颱的開發
3.9 基於操作平颱想法的耦閤解析的實例介紹
第3篇 參考文獻

前言/序言

《流體動力學在建築環境設計中的應用》 概述 本書旨在深入探討計算流體動力學（CFD）這一強大數值模擬工具在現代建築環境設計領域中的核心作用及其不可或缺的價值。隨著城市化進程的加速和人們對居住、工作及公共空間品質要求的不斷提升，建築設計已不再局限於美學和結構層麵的考量，更需要關注其對室內外微氣候、空氣質量、能源效率以及使用者舒適度等一係列環境因素的影響。CFD技術，作為一種能夠模擬流體（如空氣、水）運動及其與周圍環境相互作用的先進科學方法，為建築師、工程師、城市規劃師以及相關領域的研究人員提供瞭一個強有力且直觀的分析平颱，以期在設計早期階段就能夠量化和優化建築環境的性能，從而創造齣更健康、更宜居、更可持續的建築空間。 本書將係統性地闡述CFD技術的基本原理、核心算法、網格生成方法以及各種建模技巧，並重點聚焦於這些理論知識如何轉化為實際的設計應用。我們將從宏觀的城市尺度，如城市通風、熱島效應的緩解，到中觀的建築群體層麵，如建築間流場乾擾、風噪評估，再到微觀的建築單體內部，如室內空氣組織、熱舒適度分析、采光與遮陽設計等，全方位地展示CFD在建築環境設計中的應用潛力。 核心內容與章節劃分 本書的結構設計緊密圍繞CFD在建築環境設計中的理論基礎、技術實現與實際應用展開，旨在為讀者構建一個由淺入深、邏輯清晰的學習路徑。 第一部分：CFD基礎理論與建築環境應用的對接 第一章：計算流體動力學（CFD）概述：原理、發展與前沿 本章將首先對CFD技術進行基礎性的介紹，解釋其核心在於求解描述流體運動的納維-斯托剋斯方程組（Navier-Stokes equations）的數值逼近。我們將簡要迴顧CFD技術的發展曆程，從早期基於有限差分法的粗糙模型，到如今廣泛應用的有限體積法、有限元法等，以及其在航空航天、汽車工業等領域的成功應用。 在此基礎上，我們將重點闡述CFD技術如何能夠被引入建築環境設計領域。我們將解釋為何傳統的經驗性設計方法在應對復雜的氣流、溫度分布、汙染物擴散等問題時顯得力不從心，而CFD則能夠提供更精確、更具預測性的解決方案。本章也將展望CFD在綠色建築、智能建築、韌性城市等前沿領域的應用前景。 第二章：CFD建模的關鍵要素：從幾何到物理 本章將深入探討進行一次成功的CFD模擬所必需的關鍵步驟和技術考量。首先，我們將詳細講解幾何建模。這包括從CAD模型導入、幾何清理與修復，到如何根據模擬需求進行必要的幾何簡化和區域劃分（如流體域、固體域的定義）。我們將強調幾何細節對模擬結果精度的影響，以及在設計和模擬之間如何權衡。 接著，我們將聚焦於物理模型的選擇。針對建築環境設計中常見的流體現象，如自然通風、機械通風、熱輻射、汙染物擴散、多相流（如霧氣、雨水）等，我們將介紹不同的湍流模型（如RANS、LES）在不同應用場景下的適用性。此外，還將討論傳熱模型、源項（如人體散熱、設備散熱、太陽輻射吸收）的設置，以及與建築材料屬性相關的邊界條件的設定。 第三章：網格生成技術與質量控製：模擬的骨骼 網格是CFD模擬的“骨骼”，其質量直接影響計算的準確性和效率。本章將全麵介紹網格生成技術，包括結構網格、非結構網格以及混閤網格的特點、優缺點和適用範圍。我們將詳細講解各種網格生成器的工作原理，以及如何根據復雜的建築幾何形狀創建高質量的計算網格。 重點在於網格質量的評估和控製，如網格單元的形狀、尺寸分布、縱橫比、正交性等參數的含義及其對數值解的影響。我們將提供實用的指導，幫助讀者學習如何進行網格收斂性研究（Grid Convergence Study），以確保模擬結果不依賴於網格密度，從而獲得可靠的預測。 第二部分：CFD在建築環境設計各環節的具體應用 第四章：城市尺度下的CFD應用：城市通風與熱環境優化 本章將目光投嚮城市規劃與設計層麵。我們將闡述如何利用CFD模擬城市尺度下的風場分布，分析高層建築群對街道風速的影響，評估城市峽榖的通風性能，並據此提齣優化城市形態、道路布局、綠化配置等策略，以改善城市微氣候，緩解熱島效應，增強城市的自然通風能力。 還將探討CFD在評估城市汙染物擴散（如汽車尾氣、工業排放）方麵的作用，以及如何通過城市設計來引導和稀釋汙染物，提升城市空氣質量。 第五章：建築群體與外部空間：風環境與聲環境分析 本章聚焦於建築群體之間的相互作用及其對外部環境的影響。我們將展示CFD如何模擬建築群的繞流現象，預測不同建築布局下産生的風壓分布，評估建築入口、屋頂、陽颱等區域的風速變化，為建築師提供風荷載設計、行人舒適度分析以及室外空間（如廣場、庭院、步行街）的風環境優化的依據。 此外，還將探討CFD在建築聲學領域的初步應用，如模擬建築對聲波傳播的阻擋與衍射效應，評估建築立麵産生的風噪，為聲屏障設計、建築朝嚮優化提供參考。 第六章：室內空氣動力學與熱舒適度模擬 本章將深入建築內部，探討CFD在室內環境分析中的核心價值。我們將詳細介紹室內空氣組織的模擬，包括自然通風、機械通風（如送風口、迴風口的位置與風量）、排風係統的工作效率等。 重點將放在熱舒適度分析。我們將講解CFD如何結閤氣流速度、空氣溫度、輻射溫度、濕度等參數，利用PMV（Predicted Mean Vote）和PPD（Predicted Percentage of Dissatisfied）等熱舒適度預測模型，量化評估室內空間的熱環境質量。我們將展示如何通過優化送風方式、空調係統設計、隔熱材料選擇等，提升使用者的熱舒適體驗，同時實現節能目標。 第七章：室內空氣質量與汙染物擴散模擬 本章關注室內空氣的健康性。我們將詳細闡述CFD在模擬室內汙染物（如CO2、PM2.5、VOCs、氡氣等）源頭分布、擴散路徑和濃度衰減方麵的能力。通過模擬，可以評估新風量是否充足，排風係統是否有效，以及汙染物在室內空間的滯留和纍積情況。 本章還將探討CFD在防火安全領域的應用，如模擬火災初期煙氣蔓延、疏散通道的能見度、消防係統（如排煙風機）的有效性等，為建築的消防設計提供科學依據。 第八章：采光、遮陽與日照分析的CFD輔助 雖然采光和遮陽更多地與光學模擬相關，但CFD在評估這些因素對室內熱環境和視覺舒適度的影響方麵扮演著重要角色。本章將探討CFD如何與照明模擬軟件結閤，評估自然光照射強度、眩光水平，並結閤熱輻射模型，分析遮陽構件（如遮陽闆、百葉窗）的遮陽效果，以及這些措施對室內溫度分布和能源消耗的影響。 我們將展示如何利用CFD來優化建築立麵設計，閤理設置遮陽係統，平衡采光需求與節能需求。 第三部分：CFD技術在設計流程中的集成與未來展望 第九章：CFD與建築信息模型（BIM）的集成 本章將探討CFD技術如何與日益普及的建築信息模型（BIM）進行深度集成。我們將介紹將BIM模型轉換為CFD可識彆幾何體的流程和技術挑戰，以及如何通過接口實現設計參數的傳遞和模擬結果的反饋。 我們將強調這種集成將極大地提高設計效率，實現設計-分析-優化的閉環反饋，從而推動設計決策的智能化和可視化。 第十章：CFD應用的案例研究與最佳實踐 本章將通過一係列來自不同項目類型的實際案例，生動地展示CFD技術在建築環境設計中的應用成果。我們將分析不同案例所遇到的設計挑戰，CFD模擬的設定，以及由此得齣的優化方案。 我們將總結CFD在建築環境設計中的最佳實踐經驗，包括模型建立的原則、模擬參數的選取、結果的解讀與可視化，以及如何有效地將CFD的分析結果應用於設計決策。 第十一章：CFD技術的挑戰、發展趨勢與未來展望 本章將對CFD技術在建築環境設計領域的當前局限性進行客觀評估，例如計算成本、模型精度、操作復雜性等。 同時，我們將重點展望CFD技術的未來發展趨勢，包括多物理場耦閤模擬（如考慮流體、傳熱、結構、聲場等多場聯動）、多尺度模擬（從微觀到宏觀）、人工智能與機器學習在CFD中的應用（如加速模擬、優化設計參數）、以及與虛擬現實（VR）/增強現實（AR）技術的結閤，創造沉浸式的設計與評估體驗。 最終，本章將描繪CFD技術在構建更可持續、更健康、更智能的未來建築環境中所扮演的關鍵角色。 目標讀者 本書適閤以下讀者閱讀： 建築師與建築設計師： 幫助他們理解CFD作為一種強大的設計輔助工具，能夠在設計早期階段評估和優化建築性能，創造更優質的室內外環境。 暖通空調（HVAC）工程師： 深入理解通風、空調係統在實際建築中的工作機理，優化係統設計，提高能源效率，改善室內空氣質量。 城市規劃師與景觀設計師： 評估城市微氣候、風環境、熱環境，為城市布局、開放空間設計提供科學依據。 環境工程師與科研人員： 深入瞭解CFD在建築環境模擬方麵的應用，為相關領域的研究提供理論指導和實踐參考。 對建築性能模擬感興趣的學生與從業者： 建立紮實的CFD理論基礎，掌握在建築設計中應用CFD的技能。 結語 《流體動力學在建築環境設計中的應用》不僅是一本技術手冊，更是一扇通往理解和創造更優越建築環境的窗口。本書力求通過係統性的理論講解、豐富的應用案例以及對未來趨勢的展望，幫助讀者深刻認識CFD技術的價值，掌握其核心應用方法，並最終將其轉化為提升建築設計質量、推動綠色建築發展、共創美好人居環境的強大動力。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最初是衝著“建築環境設計”這個標題來的，期待能看到一些關於采光、聲學或者室內材料對環境影響的綜閤性論述。然而，這本書的重點似乎更偏嚮於硬核的計算模擬技術，而非宏觀的設計哲學或美學考量。它更像是一本針對流體工程師的進階教程，而非麵嚮普通建築師的入門指南。雖然書中穿插瞭一些建築案例，但分析的深度主要集中在壓力場和速度矢量圖上，對於空間布局的藝術性、材料的觸感或者光影效果的營造，幾乎沒有涉及。如果你是希望通過閱讀此書來提升建築審美或者拓寬設計思維廣度的讀者，可能會感到有些失落。它提供的工具和方法論是毋庸置疑的強大，但它提供的設計語言似乎過於偏嚮量化和物理層麵，缺少瞭對“人居體驗”更細膩的捕捉和錶達。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的排版和圖錶質量相當高，大量的彩色剖麵圖和矢量圖清晰地展示瞭復雜的流場結構。然而，我希望作者能在軟件工具的選擇上提供更中立的視角。書中的案例和演示似乎更傾嚮於某幾種特定的商業軟件，這對於那些使用開源工具或其它平颱進行研究的讀者來說，可能會在實際應用中遇到一些術語或流程上的不匹配。此外，雖然它深入探討瞭“環境”中的氣流問題，但對於建築聲學、照明設計中的散射與摺射等其他重要的環境要素，幾乎沒有提及，使得這本書的“建築環境設計”這個宏大主題顯得有些片麵和聚焦。它無疑是流體力學在建築領域應用的權威參考，但作為一本綜閤性的“設計”指導書，廣度上有所欠缺。

評分☆☆☆☆☆

從一本麵嚮工程應用的角度來看，這本書提供瞭當前行業內最前沿的數值計算框架。它不僅涵蓋瞭穩態和瞬態分析，還涉及到瞭多物理場耦閤，比如太陽輻射對室內溫度場的影響，以及氣流夾帶對新風滲透率的改變。我發現其中關於建築圍護結構熱橋效應與室內對流換熱耦閤分析的部分極為精闢，它揭示瞭傳統熱工計算模型可能遺漏的細節。這本書的價值在於，它促使我們重新審視建築性能評估的邊界，不再滿足於靜態的U值或簡單的平均溫度，而是追求動態、時變的全場解。雖然閱讀過程需要極大的專注力來處理其中的數學推導，但最終獲得的那種對環境控製係統深層原理的把握感，是任何其他傳統教科書都無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角非常獨特，它深入探討瞭流體力學在建築設計中的應用，而不是停留在傳統的建築物理層麵。作者巧妙地將復雜的計算流體力學（CFD）理論與實際的建築案例相結閤，讓讀者能夠直觀地理解湍流、邊界層分離等概念是如何影響建築室內空氣質量和熱舒適度的。我特彆欣賞它在方法論上的嚴謹性，從網格劃分的策略到湍流模型的選擇，都給齣瞭詳盡的指導，這對於那些希望將數值模擬真正融入到設計流程中的工程師和建築師來說，無疑是一本寶貴的參考手冊。書中對自然通風和機械通風係統的耦閤分析尤其精彩，它不僅展示瞭如何通過模擬來優化氣流組織，還探討瞭如何平衡能耗與居住者的舒適度，這在當前強調可持續設計的背景下顯得尤為重要。閱讀過程中，我感覺自己仿佛置身於一個虛擬的風洞實驗室，對如何“看見”空氣流動有瞭全新的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本專業著作的結構組織非常清晰，邏輯鏈條環環相扣，展現瞭作者深厚的專業功底和教學經驗。它從最基礎的控製方程講起，逐步過渡到復雜的建築幾何體網格生成，最後聚焦於耦閤熱交換和汙染物擴散的模擬案例。我尤其贊賞作者在引入新概念時所采用的類比和圖示，這極大地降低瞭理解難度。例如，在解釋有限體積法時，作者用流體在微小控製體內的守恒原理來比喻，讓人茅塞頓開。不過，對於那些完全沒有接觸過CFD軟件操作經驗的初學者來說，書中的某些章節跳躍性稍大，可能需要配閤軟件的實際操作手冊纔能完全消化。總體來說，它更像是一本係統性的知識體係構建指南，強調的是“知其所以然”，而非簡單的“如何操作”。

評分☆☆☆☆☆

思路清楚

評分☆☆☆☆☆

思路清楚

評分☆☆☆☆☆

書內容很好，很有價值~

評分☆☆☆☆☆

不錯

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專業性很強的書，值得購買，很有幫助

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滿篇的公式，相當的專業啊

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評分☆☆☆☆☆

和好的書！絕對正版！！！