CFD与建筑环境设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 村上周三 著，朱清宇 等 译

图书标签:

• CFD
• 建筑环境
• 数值模拟
• 建筑设计
• 通风
• 热工学
• 节能
• 室内环境
• 空气动力学
• 建筑工程

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112089819

版次：1

商品编码：10324559

包装：平装

开本：16开

出版时间：2007-04-01

用纸：胶版纸

页数：446

字数：434000

正文语种：中文

内容简介

本书系统总结了在建筑环境工学中CFD技术应用的理论基础和应用方法。全书分为3篇。第1篇是关于CFD数值解析方法和湍流模型的基本原理论述，具有浓厚的教科书色彩。但是关于CFD的理论基础并没有全面地论述，而是以和建筑环境问题密切相关的湍流解析内容为主。在第2篇中，通过CFD 和耦合解析方法分析了与居住环境相关的各种环境问题，介绍并解说了进行环境解析的思路和具体实例。第3篇是在建筑环境问题中CFD技术应用的集大成，论述了CF0作为设计技术的利用方法。在这里，特别阐述了CFD在建筑环境解析中增加自动反馈机构的新概念，并介绍了该概念在设计方法的利用实例。
本书具有一定专业学术深度和较强的工程实用性的特点，可作为工程设计人员和科研人员的案头专著，也可作为大学院校师生的专业参考书。

目录

前言
第1篇 CFD数值解析方法的基础
1.1 计算流体力学诞生和实用化的背景
1.2 非等温流场的基础方程式、变量和坐标系处理方法
1.3 离散化方法
1.4 计算法则
1.5 计算网络与网格生成
1.6 对流项的差分法
1.7 边界条件
1.8 误差评价
1.9 湍流模型
1.10 伴随密度变化的低马赫数的压缩性流的解析
1.11 对流和辐射的耦合解析
第1篇 参考文献

第2篇 人体·建筑·都市环境数值解析实例
2.1 人体周围微气候解析
2.2 利用对流·辐射耦合解析方法研究室内温热环境的形成机理
2.3 室内扩散场和通风换气效率
2.4 室内化学物质引起的室内空气污染的数值解析
2.5 大空间的室内气候数值解析
2.6 建筑周围气流的数值解析
2.7 室内温热环境的数值解析
2.8 利用数值气候模型进行城市气候的解析
2.9 火灾现象的数值解析
第2篇 参考文献

第3篇 通过CFD耦合解析方法进行人·建筑·都市的环境设计
3.1 人所感受环境的物理尺度和空间尺度
3.2 环境的相互影响和耦合解析
3.3 单纯作为解析工具的CFD和作为设计工具的CFD
3.4 各种形成热环境因素的贡献度的耦合解析
3.5 用热环境形成贡献度解析方法改善剧场环境的实例
3.6 利用交流·辐射解析与空调控制的自动反馈系统的耦合方法进行室内环境的最优化设计 3.7 对流·辐射解析与空调控制的自动反馈系统耦合进行室内环境优化设计的实例分析
3.8 构成人·建筑·城市环境设计的共同操作平台的开发
3.9 基于操作平台想法的耦合解析的实例介绍
第3篇 参考文献

前言/序言

《流体动力学在建筑环境设计中的应用》 概述 本书旨在深入探讨计算流体动力学（CFD）这一强大数值模拟工具在现代建筑环境设计领域中的核心作用及其不可或缺的价值。随着城市化进程的加速和人们对居住、工作及公共空间品质要求的不断提升，建筑设计已不再局限于美学和结构层面的考量，更需要关注其对室内外微气候、空气质量、能源效率以及使用者舒适度等一系列环境因素的影响。CFD技术，作为一种能够模拟流体（如空气、水）运动及其与周围环境相互作用的先进科学方法，为建筑师、工程师、城市规划师以及相关领域的研究人员提供了一个强有力且直观的分析平台，以期在设计早期阶段就能够量化和优化建筑环境的性能，从而创造出更健康、更宜居、更可持续的建筑空间。 本书将系统性地阐述CFD技术的基本原理、核心算法、网格生成方法以及各种建模技巧，并重点聚焦于这些理论知识如何转化为实际的设计应用。我们将从宏观的城市尺度，如城市通风、热岛效应的缓解，到中观的建筑群体层面，如建筑间流场干扰、风噪评估，再到微观的建筑单体内部，如室内空气组织、热舒适度分析、采光与遮阳设计等，全方位地展示CFD在建筑环境设计中的应用潜力。 核心内容与章节划分 本书的结构设计紧密围绕CFD在建筑环境设计中的理论基础、技术实现与实际应用展开，旨在为读者构建一个由浅入深、逻辑清晰的学习路径。 第一部分：CFD基础理论与建筑环境应用的对接 第一章：计算流体动力学（CFD）概述：原理、发展与前沿 本章将首先对CFD技术进行基础性的介绍，解释其核心在于求解描述流体运动的纳维-斯托克斯方程组（Navier-Stokes equations）的数值逼近。我们将简要回顾CFD技术的发展历程，从早期基于有限差分法的粗糙模型，到如今广泛应用的有限体积法、有限元法等，以及其在航空航天、汽车工业等领域的成功应用。 在此基础上，我们将重点阐述CFD技术如何能够被引入建筑环境设计领域。我们将解释为何传统的经验性设计方法在应对复杂的气流、温度分布、污染物扩散等问题时显得力不从心，而CFD则能够提供更精确、更具预测性的解决方案。本章也将展望CFD在绿色建筑、智能建筑、韧性城市等前沿领域的应用前景。 第二章：CFD建模的关键要素：从几何到物理 本章将深入探讨进行一次成功的CFD模拟所必需的关键步骤和技术考量。首先，我们将详细讲解几何建模。这包括从CAD模型导入、几何清理与修复，到如何根据模拟需求进行必要的几何简化和区域划分（如流体域、固体域的定义）。我们将强调几何细节对模拟结果精度的影响，以及在设计和模拟之间如何权衡。 接着，我们将聚焦于物理模型的选择。针对建筑环境设计中常见的流体现象，如自然通风、机械通风、热辐射、污染物扩散、多相流（如雾气、雨水）等，我们将介绍不同的湍流模型（如RANS、LES）在不同应用场景下的适用性。此外，还将讨论传热模型、源项（如人体散热、设备散热、太阳辐射吸收）的设置，以及与建筑材料属性相关的边界条件的设定。 第三章：网格生成技术与质量控制：模拟的骨骼 网格是CFD模拟的“骨骼”，其质量直接影响计算的准确性和效率。本章将全面介绍网格生成技术，包括结构网格、非结构网格以及混合网格的特点、优缺点和适用范围。我们将详细讲解各种网格生成器的工作原理，以及如何根据复杂的建筑几何形状创建高质量的计算网格。 重点在于网格质量的评估和控制，如网格单元的形状、尺寸分布、纵横比、正交性等参数的含义及其对数值解的影响。我们将提供实用的指导，帮助读者学习如何进行网格收敛性研究（Grid Convergence Study），以确保模拟结果不依赖于网格密度，从而获得可靠的预测。 第二部分：CFD在建筑环境设计各环节的具体应用 第四章：城市尺度下的CFD应用：城市通风与热环境优化 本章将目光投向城市规划与设计层面。我们将阐述如何利用CFD模拟城市尺度下的风场分布，分析高层建筑群对街道风速的影响，评估城市峡谷的通风性能，并据此提出优化城市形态、道路布局、绿化配置等策略，以改善城市微气候，缓解热岛效应，增强城市的自然通风能力。 还将探讨CFD在评估城市污染物扩散（如汽车尾气、工业排放）方面的作用，以及如何通过城市设计来引导和稀释污染物，提升城市空气质量。 第五章：建筑群体与外部空间：风环境与声环境分析 本章聚焦于建筑群体之间的相互作用及其对外部环境的影响。我们将展示CFD如何模拟建筑群的绕流现象，预测不同建筑布局下产生的风压分布，评估建筑入口、屋顶、阳台等区域的风速变化，为建筑师提供风荷载设计、行人舒适度分析以及室外空间（如广场、庭院、步行街）的风环境优化的依据。 此外，还将探讨CFD在建筑声学领域的初步应用，如模拟建筑对声波传播的阻挡与衍射效应，评估建筑立面产生的风噪，为声屏障设计、建筑朝向优化提供参考。 第六章：室内空气动力学与热舒适度模拟 本章将深入建筑内部，探讨CFD在室内环境分析中的核心价值。我们将详细介绍室内空气组织的模拟，包括自然通风、机械通风（如送风口、回风口的位置与风量）、排风系统的工作效率等。 重点将放在热舒适度分析。我们将讲解CFD如何结合气流速度、空气温度、辐射温度、湿度等参数，利用PMV（Predicted Mean Vote）和PPD（Predicted Percentage of Dissatisfied）等热舒适度预测模型，量化评估室内空间的热环境质量。我们将展示如何通过优化送风方式、空调系统设计、隔热材料选择等，提升使用者的热舒适体验，同时实现节能目标。 第七章：室内空气质量与污染物扩散模拟 本章关注室内空气的健康性。我们将详细阐述CFD在模拟室内污染物（如CO2、PM2.5、VOCs、氡气等）源头分布、扩散路径和浓度衰减方面的能力。通过模拟，可以评估新风量是否充足，排风系统是否有效，以及污染物在室内空间的滞留和累积情况。 本章还将探讨CFD在防火安全领域的应用，如模拟火灾初期烟气蔓延、疏散通道的能见度、消防系统（如排烟风机）的有效性等，为建筑的消防设计提供科学依据。 第八章：采光、遮阳与日照分析的CFD辅助 虽然采光和遮阳更多地与光学模拟相关，但CFD在评估这些因素对室内热环境和视觉舒适度的影响方面扮演着重要角色。本章将探讨CFD如何与照明模拟软件结合，评估自然光照射强度、眩光水平，并结合热辐射模型，分析遮阳构件（如遮阳板、百叶窗）的遮阳效果，以及这些措施对室内温度分布和能源消耗的影响。 我们将展示如何利用CFD来优化建筑立面设计，合理设置遮阳系统，平衡采光需求与节能需求。 第三部分：CFD技术在设计流程中的集成与未来展望 第九章：CFD与建筑信息模型（BIM）的集成 本章将探讨CFD技术如何与日益普及的建筑信息模型（BIM）进行深度集成。我们将介绍将BIM模型转换为CFD可识别几何体的流程和技术挑战，以及如何通过接口实现设计参数的传递和模拟结果的反馈。 我们将强调这种集成将极大地提高设计效率，实现设计-分析-优化的闭环反馈，从而推动设计决策的智能化和可视化。 第十章：CFD应用的案例研究与最佳实践 本章将通过一系列来自不同项目类型的实际案例，生动地展示CFD技术在建筑环境设计中的应用成果。我们将分析不同案例所遇到的设计挑战，CFD模拟的设定，以及由此得出的优化方案。 我们将总结CFD在建筑环境设计中的最佳实践经验，包括模型建立的原则、模拟参数的选取、结果的解读与可视化，以及如何有效地将CFD的分析结果应用于设计决策。 第十一章：CFD技术的挑战、发展趋势与未来展望 本章将对CFD技术在建筑环境设计领域的当前局限性进行客观评估，例如计算成本、模型精度、操作复杂性等。 同时，我们将重点展望CFD技术的未来发展趋势，包括多物理场耦合模拟（如考虑流体、传热、结构、声场等多场联动）、多尺度模拟（从微观到宏观）、人工智能与机器学习在CFD中的应用（如加速模拟、优化设计参数）、以及与虚拟现实（VR）/增强现实（AR）技术的结合，创造沉浸式的设计与评估体验。 最终，本章将描绘CFD技术在构建更可持续、更健康、更智能的未来建筑环境中所扮演的关键角色。 目标读者 本书适合以下读者阅读： 建筑师与建筑设计师： 帮助他们理解CFD作为一种强大的设计辅助工具，能够在设计早期阶段评估和优化建筑性能，创造更优质的室内外环境。 暖通空调（HVAC）工程师： 深入理解通风、空调系统在实际建筑中的工作机理，优化系统设计，提高能源效率，改善室内空气质量。 城市规划师与景观设计师： 评估城市微气候、风环境、热环境，为城市布局、开放空间设计提供科学依据。 环境工程师与科研人员： 深入了解CFD在建筑环境模拟方面的应用，为相关领域的研究提供理论指导和实践参考。 对建筑性能模拟感兴趣的学生与从业者： 建立扎实的CFD理论基础，掌握在建筑设计中应用CFD的技能。 结语 《流体动力学在建筑环境设计中的应用》不仅是一本技术手册，更是一扇通往理解和创造更优越建筑环境的窗口。本书力求通过系统性的理论讲解、丰富的应用案例以及对未来趋势的展望，帮助读者深刻认识CFD技术的价值，掌握其核心应用方法，并最终将其转化为提升建筑设计质量、推动绿色建筑发展、共创美好人居环境的强大动力。

评分☆☆☆☆☆

从一本面向工程应用的角度来看，这本书提供了当前行业内最前沿的数值计算框架。它不仅涵盖了稳态和瞬态分析，还涉及到了多物理场耦合，比如太阳辐射对室内温度场的影响，以及气流夹带对新风渗透率的改变。我发现其中关于建筑围护结构热桥效应与室内对流换热耦合分析的部分极为精辟，它揭示了传统热工计算模型可能遗漏的细节。这本书的价值在于，它促使我们重新审视建筑性能评估的边界，不再满足于静态的U值或简单的平均温度，而是追求动态、时变的全场解。虽然阅读过程需要极大的专注力来处理其中的数学推导，但最终获得的那种对环境控制系统深层原理的把握感，是任何其他传统教科书都无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

这本专业著作的结构组织非常清晰，逻辑链条环环相扣，展现了作者深厚的专业功底和教学经验。它从最基础的控制方程讲起，逐步过渡到复杂的建筑几何体网格生成，最后聚焦于耦合热交换和污染物扩散的模拟案例。我尤其赞赏作者在引入新概念时所采用的类比和图示，这极大地降低了理解难度。例如，在解释有限体积法时，作者用流体在微小控制体内的守恒原理来比喻，让人茅塞顿开。不过，对于那些完全没有接触过CFD软件操作经验的初学者来说，书中的某些章节跳跃性稍大，可能需要配合软件的实际操作手册才能完全消化。总体来说，它更像是一本系统性的知识体系构建指南，强调的是“知其所以然”，而非简单的“如何操作”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初是冲着“建筑环境设计”这个标题来的，期待能看到一些关于采光、声学或者室内材料对环境影响的综合性论述。然而，这本书的重点似乎更偏向于硬核的计算模拟技术，而非宏观的设计哲学或美学考量。它更像是一本针对流体工程师的进阶教程，而非面向普通建筑师的入门指南。虽然书中穿插了一些建筑案例，但分析的深度主要集中在压力场和速度矢量图上，对于空间布局的艺术性、材料的触感或者光影效果的营造，几乎没有涉及。如果你是希望通过阅读此书来提升建筑审美或者拓宽设计思维广度的读者，可能会感到有些失落。它提供的工具和方法论是毋庸置疑的强大，但它提供的设计语言似乎过于偏向量化和物理层面，缺少了对“人居体验”更细腻的捕捉和表达。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的排版和图表质量相当高，大量的彩色剖面图和矢量图清晰地展示了复杂的流场结构。然而，我希望作者能在软件工具的选择上提供更中立的视角。书中的案例和演示似乎更倾向于某几种特定的商业软件，这对于那些使用开源工具或其它平台进行研究的读者来说，可能会在实际应用中遇到一些术语或流程上的不匹配。此外，虽然它深入探讨了“环境”中的气流问题，但对于建筑声学、照明设计中的散射与折射等其他重要的环境要素，几乎没有提及，使得这本书的“建筑环境设计”这个宏大主题显得有些片面和聚焦。它无疑是流体力学在建筑领域应用的权威参考，但作为一本综合性的“设计”指导书，广度上有所欠缺。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常独特，它深入探讨了流体力学在建筑设计中的应用，而不是停留在传统的建筑物理层面。作者巧妙地将复杂的计算流体力学（CFD）理论与实际的建筑案例相结合，让读者能够直观地理解湍流、边界层分离等概念是如何影响建筑室内空气质量和热舒适度的。我特别欣赏它在方法论上的严谨性，从网格划分的策略到湍流模型的选择，都给出了详尽的指导，这对于那些希望将数值模拟真正融入到设计流程中的工程师和建筑师来说，无疑是一本宝贵的参考手册。书中对自然通风和机械通风系统的耦合分析尤其精彩，它不仅展示了如何通过模拟来优化气流组织，还探讨了如何平衡能耗与居住者的舒适度，这在当前强调可持续设计的背景下显得尤为重要。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个虚拟的风洞实验室，对如何“看见”空气流动有了全新的认识。

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不错

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和好的书！绝对正版！！！

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专业性很强的书，值得购买，很有帮助

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thx for RMB64 not RMB80 very useful 13aby!

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