申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2019-07-07

公开（公告）日：2022-11-11

公开（公告）号：CN110414075B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F30/13;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.11#授权;2019.11.29#实质审查的生效;2019.11.05#公开

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1流动初场计算：将建筑群沿全年气候风最大频来流方向剖切形成二维视图，划定区域范围并设定边界条件，将物理模型导入流体力学CFD软件计算；所述物理模型的边界条件设置如下：进口边界条件：U＝1，V＝0，右竖直边界条件：上水平面边界条件：下壁面边界条件：U＝0，V＝0，对于区域流体进行计算，正向求解所取通风区域的流场与速度场，建立流体流动控制方程组；流体流动控制方程组的离散方法为控制容积法，计算采取SIMPLE算法，对流项采用SGSD格式，扩散项采用中心差分格式，为计算过程稳定，迭代计算时采取一阶迎风延迟校正，编程采用FORTRAN语言；所述流体流动控制方程组无量纲化后即为：连续性方程：动量方程U方向方程：动量方程V方向方程：物料守恒方程：流体流动控制方程组中，U为X方向速度分量，V为Y方向速度分量，t为时间，P为压力；S为污染物浓度；雷诺数ν为流体的运动粘度，H为特征长度；施密特数D为质扩散系数；无量纲化初速度U0为抛物线分布，U0＝1.5*y2-y，平均速度U＝1，雷诺数Re＝500，网格数为242×82；步骤2污染物反演溯源计算：设定该矛盾区域的终值，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，对二维视图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；继而判断该纵向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矛盾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二维视图的矛盾区域的特性；若变通路上的建设位置，矛盾区域的颗粒物浓度显著的扩大，则增补方案不可行，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。

全文数据：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技术领域本发明涉及反演计算方法，尤其是基于CFD对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，具体的是基于CFD对城市矛盾区域工业区污染源、特色小吃街以及人工湖等源项反演计算得到布置位置，进而对其城区规划建设提供预先选址的优化方法。背景技术随着城镇化进程的加快，城区人口密度不断增加，楼房越盖越密，越盖越高，工业园区越来越多。城市的空气质量变得越来越差，雾霾的天气也越来越普遍，这些问题严重威胁着城市人民的健康。因此，如何更加合理的进行城区规划和建设，成为了保障城市居民生活质量和身体健康的重点问题。但对于城区建设而言，本身具有很大的局限性。即便是超前规划由于经济发展的带动，也难免出现规划与未来发展失衡的状况。从目前来看，尽管城区通风的研究文献海量，但是在城市规划过程当中，由于成本等种种非可控因素的制约，城市的特色商业街、居民住宅、工业园区建设并不能如约建设，导致城市部分区域无法实现有效通风，从而导致污染物弥散至居民区或过度聚集，进而对人们的健康甚至生命造成严重影响。由此分析可看出，城市通风问题将一直存在整个城市的生命当中，并将持续影响城市发展的全过程。当城区建成后，既要顾及城市工业经济发展，又要兼顾通风和空气品质，那么最好的方法有两个：一是合理布局新增化工污染的工业区，二是合理规划形成城市微环境并改善环境的人工湖河。对于含源污染区工业园区、化工厂等、人工湖泊等的选址是第一步，更是最重要的一步。因此，探索和研究已建成城区的工业园区污染区和人工湖泊布置区并找到方法解决之，显得尤为重要。随着计算流体力学CFD、云计算、超级计算机等计算方法和计算工具的发展人们已经可通过建模模拟计算流体流畅以及污染物扩散的全过程和分布状况。为了解决上述问题，本发明提出基于CFD对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法。发明内容本发明创造性的提出了一种基于CFD针对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，目的为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，变角度旋转式扫描；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的具体实施方案。该发明的提出是解决城市规划建设中的两大问题：一是含源项区域的最佳布置位置；二是城市区域的建筑改造。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：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：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；便可以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，但可选址重建。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。若变通路上的结构，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，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。本发明和现有技术相比，其优点在于：优点1：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。优点2：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，变角度旋转式扫描；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。优点3：在引入微元思想、剖切方式等，总可控制计算误差。这种解决问题的方式方法具有降低计算难度由三维流体计算降维至二维平面结构，指定矛盾区域域范围的优点。这样做比泛泛的计算更有针对性，这是普通计算思路是无法比拟的。而且对于正在高速发展中城市所涌现出的通风问题有着很大的实用价值。而且这种剖切法是基于计算流体力学进行的，二维计算确定矛盾区域可能的剖面图，继而集成为三维建筑或模型的方法是值得信任和肯定的。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明流程图；图2为本发明模型示意图；图3为本发明沿全年气候风最大频来流方向剖切的二维视图；图4为本发明正向计算所得流动速度场；图5为本发明污染物浓度Ct＝10-0.1×5；图6为本发明污染物浓度Ct＝10-0.1×30；图7交错网格系统虚线为控制容积的界面；图8为本发明实施例1示意图；图9为本发明实施例1模型示意图；图10为本发明实施例1沿全年气候风最大频来流方向剖切的二维视图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施例，然而应当理解，本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。本技术方案为便于理解实施，将通风状态差、污染物集中区域统一称为矛盾区域；矛盾区域中心线位置统一称为中心轴；最大矛盾区域纵向切面统一称为主平面；反演确定可实现湖泊或人工林或其他带有源特性的区域的位置统一称为外加扩散源。如图1所示，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。步骤1流动初场计算：1-1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。1-2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，并对污染物集中区赋名为矛盾区域。1-3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。纵向切片几何参数包括建筑物的高度、宽度、间隔，下述步骤中抽象为无量纲化为高宽比和密度。步骤2污染物反演溯源计算：2-1设定该矛盾区域的终值，终值设定的标准参考该城市达到“优”和“良”的空气质量标准下颗粒物浓度值，即单位体积内颗粒物的含量。由于该值标志着计算稳定性的最终判断依据，故在此称之为终值。矛盾区域的空气质量标准下颗粒物浓度值在计算中必须得知的反演计算初值，同时又是正向校核计算的基准值。2-2逆时间序列计算该纵向切片上逆时间序列的流动特性，逆时间序列计算是指对流项采取顺风格式的逆时间反演方法，其特点为计算量小，计算速度快，不容易发散。2-3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，分析并确定的原则：根据所获得的污染源位置再次进行正向校核计算，判断所计算的结果是否在居民区所要求的污染物浓度以下，或充分集中于所要求的某一区域内，如达到该要求则表明新增源项的设定符合要求。2-4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：3-1对待核实区域进行正向校核计算，得到矛盾区域的相关数值；对比并核实矛盾区域的空气质量和或颗粒物浓度是否满足要求，继而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。3-2初步判断增补建筑结构的可行性；对该剖切面内上的某计划改造的建筑区进行基本尺寸调整，再次更新计算，查看矛盾区域的数值计算结果是否仍旧可信。3-3预计算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。判断的标准是：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，但可选址重建。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。如改变通路上的结构及建设位置，矛盾区域的颗粒物浓度并没有显著的扩大，则增补方案是可行的，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。初始值指的是依据城市的年平均风向风速数据库，为抽象出来的二维剖切面所选择的初始流场。如该处通风特性明显好转，则使用增补建筑物的方法。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，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。若需要生成三维城市，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。步骤6根据具体要求，决定是否实施。具体的，步骤1流动初场计算中：将建筑群沿全年气候风最大频来流方向剖切形成二维视图，划定区域范围并设定边界条件，将该物理模型导入流体力学CFD软件计算。对于区域流体进行计算，正向求解所取通风区域的流场与速度场，建立流体流动控制方程组。流体流动控制方程组包括有连续性方程、动量方程U方向方程、动量方程V方向方程和物料守恒方程。流体流动控制方程组的离散方法为控制容积法，计算采取SIMPLE算法，对流项采用SGSD格式，扩散项采用中心差分格式，为计算过程稳定，迭代计算时采取一阶迎风延迟校正，编程采用FORTRAN语言。流体流动控制方程组无量纲化后即为：连续性方程；动量方程U方向方程；动量方程V方向方程；物料守恒方程。流体流动控制方程组中，U为X方向速度分量，V为Y方向速度分量，t为时间，P为压力，雷诺数ν为流体的运动粘度，S为污染物浓度，施密特数D为质扩散系数。无量纲化初速度U0为抛物线分布，U0＝1.5*y2-y，平均速度U＝1，雷诺数Re＝500，网格数为242×82。物理模型的边界条件设置如下：进口lleft＝H边界条件：U＝1，V＝0，右竖直边界条件：上水平面边界条件：下壁面边界条件：U＝0，V＝0，具体的，步骤2污染物反演溯源计算中：结合给定的边界条件计算出通风区域的流场后，根据以下控制方程计算出污染物在流场内随流体流动的扩散情况，即污染物的正向扩散。相反的，根据建筑区理想状态下的污染物浓度标准进行反演溯源求解，结合建筑区域设计规划所限定的污染物浓度范围，若把时间步长Δt取负值，即可得到逆时间的污染物扩散过程，即污染物的反演溯源。如图4所示。控制方程；控制方程中，Γ为有效扩散系数，且Γ＝1Sc·Re。对于正向扩散，控制容积界面上的浓度值取决于上游节点的值，即所谓迎风格式。而对于反演溯源，控制容积界面上的浓度值则应取决于下游节点的值，称为顺风格式。以图7交错网格系统界面虚线为控制容积的界面为例：扩散项为中心差分格式，时间项采用全隐格式。基于此反演方法，通过在不同区域设定不同的污染物浓度来实现通风区域的居民区附近划定污染物集中等级，为简化计算，无量纲浓度梯度设为0.2，如下表，将之作为初始条件进行逆时间计算，直至收敛于最大污染物浓度位置，即为污染源所在的位置或污染物排放高度。网格数X方向30-4040-5050-6060-7070-100居民区无量纲浓度S0.80.60.40.20.0具体的，步骤3正向校核计算中：根据逆时间确定的污染源位置，进行正向污染物扩散的浓度计算，判断居民区污染物浓度是否高于设定值。实施例1以石油大学图书馆与基础实验楼D座后方春夏之交、秋冬之交通风过量为例，简述所发明的具体操作方法。步骤A、建立三维建筑模型如图8所示，根据该建筑所处的地域风向风速特性，导入fluent计算得出建筑物周围流场。对流场综合分析，找到前文通风的最矛盾区域。步骤B、以该矛盾区域旋涡沿来流方向剖切，指定旋涡中心区域为Z轴轴心位置，可得到活动剖切面，并将该剖面的二维图导出。二维剖面图为如图所示的阴影部分。步骤C、随后对该二维剖视图所截获建筑区域几何条件、矛盾区域流场在该平面上投影等，作为反算的初始条件，继而对整个流场经历的建筑过程进行反算。找到影响该矛盾区域的最可能范围，确定为外加扩散源位置。步骤D、随后将剖切面3以最大矛盾区域的中心轴，旋转一定的角度δ，得到活动剖切面5。重复步骤C，进一步缩小范围。步骤E、通过旋转剖切计算次之后，得到一个或者多个矛盾区域几何模型，随后正向计算，判定增补该几何外形后，能否改善矛盾区域的通风问题。如不能，即可判断通过增补建筑或区域性改善是达不到改善重点区域城市通风问题，于是只能给定在主要矛盾区域施加人工通风的方法。步骤F、在经过α次计算后，将所有的方案集成，由这α个二维剖切图生成三维模型，导入fluent中计算，查看该矛盾区域的通风情况是否得到了改善。进一步验证反算所得结论，并将其作为改善城市通风的方案。实施例2某城区的示意图如图2所示，在已知的居民建筑群周边要新建一个工厂有污染物排放，如发电厂、机械加工厂等，此时如何在城市中选址建设该厂以达到降低城区污染物浓度，或者通过气流组织使污染物最可能集中于某地区，通过外加的装置去除之。本发明的技术方案，提供了一种解决该问题的基本思路以及拟采用的方法。本发明该方法基本原则是找到矛盾区域，并对其采用增补建筑物、湖泊及其他结构来实现矛盾区域改善或抑制通风，其中也加入了一定的微元思想。此外，二维切片的反演对于三维模型会有一定的误差，一是反演存在多解情况，二是三维尺度降维计算结果会出现偏差。首先，反演存在多解情况并不是不好，它给提供了多元化的解决方案和思路，在此不应该将其看作解是不稳定的。因为反算只是给定了一个思路，在确定某个解之后，如技术方案中正向建模计算，进一步验证所做的工作是否可行。其次，降维之后会有误差，但是这并不会影响的主体思路和进展。二维切片，并不是仅仅指的纵向，亦可旋转一定角度进行剖切，纵向只是为了表述和计算方便。在出现多解问题时亦可旋转角度或改变剖切的方向，在验证思路的同时验证纵向剖析的准确性，尽量的减小误差。最后，剖切面并不一定是所表示的直面，亦可是曲面，即无数个剖切直面的微分。总之，在引入微元思想、剖切方式等，总可控制计算误差。这种解决问题的方式方法具有降低计算难度由三维流体计算降维至二维平面结构，指定矛盾区域域范围的优点。这样做比泛泛的计算更有针对性，这是普通计算思路是无法比拟的。而且对于正在高速发展中城市所涌现出的通风问题有着很大的实用价值。而且这种剖切法是基于计算流体力学进行的，二维计算确定矛盾区域可能的剖面图，继而集成为三维建筑或模型的方法是值得信任和肯定的。尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

权利要求：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。2.根据权利要求1所述的基于CFD对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，其特征在于：步骤1流动初场计算中：将建筑群沿全年气候风最大频来流方向剖切形成二维视图，划定区域范围并设定边界条件，将该物理模型导入流体力学CFD软件计算；对于区域流体进行计算，正向求解所取通风区域的流场与速度场，建立流体流动控制方程组；流体流动控制方程组的离散方法为控制容积法，计算采取SIMPLE算法，对流项采用SGSD格式，扩散项采用中心差分格式，为计算过程稳定，迭代计算时采取一阶迎风延迟校正，编程采用FORTRAN语言；所述流体流动控制方程组无量纲化后即为：连续性方程；动量方程U方向方程；动量方程V方向方程；物料守恒方程；流体流动控制方程组中，U为X方向速度分量，V为Y方向速度分量，t为时间，P为压力，雷诺数ν为流体的运动粘度，S为污染物浓度，施密特数D为质扩散系数；无量纲化初速度U0为抛物线分布，U0＝1.5*y2-y，平均速度U＝1，雷诺数Re＝500，网格数为242×82；所述物理模型的边界条件设置如下：进口lleft＝H边界条件：U＝1，V＝0，右竖直边界条件：上水平面边界条件：下壁面边界条件：U＝0，V＝0，3.根据权利要求1所述的基于CFD对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，其特征在于：步骤2污染物反演溯源计算中：结合给定的边界条件计算出通风区域的流场后，根据以下控制方程计算出污染物在流场内随流体流动的扩散情况，即污染物的正向扩散；相反的，根据建筑区理想状态下的污染物浓度标准进行反演溯源求解，结合建筑区域设计规划所限定的污染物浓度范围，若把时间步长Δt取负值，即可得到逆时间的污染物扩散过程，即污染物的反演溯源；控制方程；控制方程中，Γ为有效扩散系数，且Γ＝1Sc·Re；对于正向扩散，控制容积界面上的浓度值取决于上游节点的值，即所谓迎风格式；而对于反演溯源，控制容积界面上的浓度值则应取决于下游节点的值，称为顺风格式；扩散项为中心差分格式，时间项采用全隐格式；基于此反演方法，通过在不同区域设定不同的污染物浓度来实现通风区域的居民区附近划定污染物集中等级，将之作为初始条件进行逆时间计算，直至收敛于最大污染物浓度位置，即为污染源所在的位置或污染物排放高度。4.根据权利要求1所述的基于CFD对城市矛盾区域的优化选址的反演计算方法，其特征在于：步骤3正向校核计算中：根据逆时间确定的污染源位置，进行正向污染物扩散的浓度计算，判断居民区污染物浓度是否高于设定值。

百度查询： 中国石油大学(华东) 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

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