本文是一篇建筑论文，本文提出的专业足球场风环境评价指标是对以往研究成果的进一步补充和深化，在研究过程中，着重考虑不同赛季气象条件和不同人群对专业足球场风环境水平的需求差异，通过模拟研究和综合评价指数的比较，寻求具有较高适应能力和综合表现的较优解，为专业足球场全周期风环境建设提供科学支持。
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景、目的和意义
1.1.1 课题来源
本文得到国家自然科学基金面上项目——“体育建筑风环境与空间形态耦合机理及优化设计研究”（编号51878200）支持。 1.1.2 研究背景
1.1.2.1 国际足球产业及专业足球场发展历程
从世界范围内体育产业的发展情况来看，足球赛事以经济效益最高、观众基数最大，参与度及影响力最广等突出表现成为体育产业中最大的竞技门类。全球每年由足球运动创造的经济价值达5000亿美元，占体育项目总产值的40%以上[1]。世界杯是足球比赛中规模最大、水平最高、观赏性最强的国际赛事，上一届俄罗斯世界杯观赛人数为303.2万，共12座场馆承担赛事任务，场均承载观众数量4.7万，上座率均达到90%以上[2]。据国际足联官方消息，第23届世界杯开始，参赛球队将进一步扩大至16个国家的48支参赛队伍[3]，此举必将进一步扩大足球运动在世界范围内的参与度和影响力。
随着足球赛事愈加强调标准化和规范化，赛事组委会力求能够为球员营造良好的赛场环境，对场地规格、环境舒适度水平的要求逐渐提高，并由国际足联制定了各类赛事详细的分级标准。另一方面经济和生活水平的提高使人们更加重视体育场馆的精细化、人性化设计，综合性体育场渐渐无法满足狂热球迷渴望近距离感受热烈比赛氛围的需求，专业足球场作为一种独立的建筑类型应运而生[4]。在世界杯、欧洲冠军联赛等一大批高水平赛事的影响下，英国、德国等欧洲国家均将足球运动作为重点产业加以扶持，出台了一系列政策支持场馆的建设和维护，五大联赛平均拥有的专业足球场数量均在20座以上，且在场地规模和场内设施完备程度上处于世界领先水平。
...........................
1.2 国内外相关研究现状
近年来，国内外学者在相关领域开展了大量研究，与本课题具有较强相关性的研究内容为：城市风热环境、体育建筑风热环境、专业足球场设计要素和人体舒适度评估。
1.2.1 国外研究现状
1.2.1.1 城市风热环境
Janssen W.D.（2012）对风工程领域常用的四种风舒适性标准进行了比较，结果表明，不同标准可以对于行人风舒适性得出非常不同的结果，进而对建筑环境质量优劣评估产生决定性影响，选择适宜的指标或建立统一的风环境标准至关重要[16]。Blocken B.（2013）对风环境研究基础理论、评价标准以及CFD的主要优势进行了分析，进一步阐明了风环境研究中风舒适与风危险，风的机械效应与热效应之间的关系[17]。Blocken B.（2016）通过对风环境研究手段进行比较，尤其是风洞模拟和数值模拟技术，表明CFD可以很大程度节约研究成本，并且只要对模拟参数进行了合理设置，可以满足行人水平舒适度评估的准确性要求[18]。Allegrini J.（2017）基于CFD模拟研究了12种不同风向对目标区域风舒适水平的影响，结果表明不同风向角之间的模拟结果存在差异，静风区面积对受试者风舒适水平具有正面作用，但要注意周边不良空气动力学现象的产生[19]。Dunichkin I. V.（2019）针对城市住宅区舒适度开展实验研究，认为风环境评价应综合考虑风力作用、热作用以及空气质量等多种影响因素，并通过设计手段削弱气流造成的不良影响[20]。
1.2.1.2 体育建筑风热环境
Bouyer J.（2007）指出单独以风应力作为评价指标不能对体育场内舒适水平进行全面的评估，但热舒适的影响因素众多（环境、活动状态、着装情况、心理因素等），因此将风舒适性实验与综合性热舒适指标相结合是一个很好的选择，并且PET指数能更真实地表达期望的舒适性水平[21]。Szucs A.（2009）指出风会对足球场中的球类运动和使用者舒适性产生影响，可以通过改变界面形态优化环境中的风和太阳辐射，罩棚主要功能为遮阳，但同时会对气流运动产生影响，而风热舒适性主要由外立面形态和开孔比例决定[22]。Blocken B（.2009）采用雷诺平均模型对大型足球场周围的街道和广场进行了风环境数值模拟，并结合荷兰风舒适标准NEN 8100对其进行风舒适性评估，发现采用新标准得到的不适概率与以往研究相比存在高达25%的差异，并将显著改变风舒适性评估结果[23]。
.......................
第2章 兼顾冷热赛季的足球场风环境评估准则
2.1 风环境评估准则的构建依据
空气的湍流运动形成了风，在其流动过程中如遇到障碍物的阻碍，则会在障碍物周围产生复杂的空气动力学变化。专业足球场体量庞大、风格各异的建筑形态会对再生风环境产生强烈影响，导致空间内的压力场和速度场发生变化，影响足球场屋盖结构安全性和行人高度风环境舒适性。由于可能对屋盖结构荷载产生威胁的风速远大于行人高度处的舒适风速水平，因此本文以后者作为主要评价依据进行标准的构建，其中包括风应力舒适度、风热舒适度以及大气污染物扩散三个方面。
2.1.1 风应力舒适度
风对人体的作用包括两类，风应力作用和风热作用，风应力是人体对风最直接的感受[63]。最早的风应力研究始于19世纪初，英国海军少将蒲福（Francis Beaufort）根据风对烟尘、植物、建筑物的影响程度拟定出国际通用的风力等级—蒲福风级（Beaufort Scale）。 Chepil在此基础上将风力换算为行人高度1.5m处的风速值，并与各类活动的不适表现联系起来，对蒲福风级进行了扩展和修订，为之后一系列关注城市行人高度风环境的研究奠定了基础[64]。关于风应力作用的评价指标主要包括风速数值、风速比和风速离散度评价等，风速数值评价基于大量现场实测、访问调查和风洞实验数据，亦可引入超越阈值概率这一概念以适应风速的湍流变化，其结果以风速阈值和可接受频率呈现，是国内外应用最广泛的评价方法。
建筑论文参考
.............................
2.2 寒冷地区室外风环境舒适度调研
本章旨在归纳出一套兼顾冷热赛季的专业足球场风环境评估准则，其首要前提是要适应我国寒冷地区的地域特点和气象条件，综合考虑地理区位、气候背景、专业足球场建设情况以及球迷底蕴等关键要素，最终将研究地点选定为我国北部典型寒冷城市：天津市。 2.2.1 相关环境数据采集
2.2.1.1 研究区域概
天津地处于我国华北平原的东北部地区，位于北纬38°34′~40°15′、东经116°43′~118°4′之间，《民用建筑热工设计规范》（GB50176-2016）将其划分至寒冷气候A区（图2-3）。在气候条件方面，天津市临近渤海湾，受海洋气候和东亚季风环流影响较大，不同季节气候特征分明，夏季闷热多雨，冬季寒冷干燥，属暖温带半湿润季风性气候。
天津地区全年空气温度区间为-7.4~31.3℃。基于上文冷热赛季划分依据和天津市近三十年气温观测记录，天津地区寒冷赛季（3月、11月）和炎热赛季（6~8月）所具备的气候条件如下：
寒冷赛季平均气温5.8℃，最高气温出现在3月，为12.2℃，最低气温出现在11月，为1.1℃。炎热赛季平均气温25.8℃，最高气温出现在7月，为31.3℃，最低气温出现在6月，为20.0℃。总体来看，天津地区冷热赛季的平均温差高达20℃，将会严重影响人们对舒适风速的感知和判断（表2-2）。
建筑论文怎么写
...............................
第3章 CFD数值模拟平台构建及模拟实验 ........................ 51
3.1 数值模拟理论 .................................. 51
3.1.1 计算流体力学 .................................. 51
3.1.2 流体流动类型 ............................ 52
第4章 实验结果及界面形态优化策略 .................................. 80
4.1 寒冷赛季数值模拟结果分析 ................................. 80
4.1.1 存在间隙时顶、侧界面耦合模拟结果 ...................... 80
4.1.2 无间隙时顶、侧界面耦合模拟结果 ......................... 85
结论 ............................ 111
第4章 实验结果及界面形态优化策略
4.1 寒冷赛季数值模拟结果分析
4.1.1 存在间隙时顶、侧界面耦合模拟结果
4.1.1.1 罩棚上倾工况
当存在顶侧间隙，且罩棚剖面形态为上倾时，S1的风速上限为7.65m/s，平均风速1.73m/s，风场分布均匀，适宜区域占比最高，达82.5%，综合表现最优；与S1相比，S2虽然通过提高实体结构的覆盖面积，减少了球场的进风量，但对平均风速的降低效果并不明显，反而将风速上限增大至7.81m/s，同时风场分布的均匀性显著降低，适宜区域占比最少，仅为74.7%；实体结构纵向均布的S3，平均风速、风场分布均匀度以及适宜区域占比表现尚可，但风速上限达到了8.93m/s，高于外部风环境初始风速8.27m/s，放大系数为1.08；S4于东西侧设置了大面积实体结构覆盖，有效阻挡了寒冷赛季来自西北侧的高速气流，将球场内风速上限降低至5.13m/s，平均风速降低至1.59m/s，风场分布的均匀程度尚可，然而其适宜区域占比仅为76.3%，原因是位于西侧的实体结构阻碍了东侧看台的气体流动，会造成局部气流阻塞和气流死角；S5风场分布均匀，适宜区域占比较高，但球场内的风速上限和平均风速稍大。
.............................
结论
随着社会经济水平的提升，人们越发关注建筑物理空间环境，尤其是足球场这类专项场馆，正在逐渐走向专业化和品质化。本文以专业足球场冷热赛季风环境作为优化对象，以多种风环境指标构建评价标准，对不同界面形态组合的风环境模拟结果进行横向比较，结合工程实例提出相应的界面形态优化策略。具体内容如下：
1．风环境评价指标的确立不能脱离具体的地域背景和使用人群，基于对天津地区冷热赛季的实地调研，本文探究了各种环境因素对风热舒适水平的影响机制，构建出不同赛季、不同使用人群的风热舒适预测模型。在此基础上结合风应力舒适阈值和污染物扩散要求，建立专业足球场风环境评价标准和评估体系。
2．从理论和操作层面对数值模拟技术进行了系统梳理，建立数值模拟流程。根据专业足球场设计资料和工程实践做法，从总体规划、场地区、观众席设置等方面，对专业足球场几何模型进行了构建和简化，即南北朝向的3万座中型足球场，平面形态为方形倒圆角，观众席双层连续布置。在此基础上根据模型尺寸和数值模拟要求，确定了适宜的计算域尺寸和相关实验参数。
3．为了验证模拟平台的可行性和相关实验参数设置的合理性，对天津奥体中心体育场进行了现场实测，通过多组实验参数下产生的模拟结果与实测数据的对比分析，确定了最适宜的网格尺寸。结合专业足球场界面形态做法和各部分界面对场内风环境的影响程度，以顶界面、侧界面以及是否设置顶侧间隙作为实验变量，于天津地区气象条件下开展模拟研究。
4．基于数值模拟结果，以风速水平、风场分布均匀度以及适宜区域占比等风环境指标，探究不同界面形态对球场内风环境的作用机制。
参考文献（略）