Un marco de CFD basado en física y visualización para evaluar la mitigación de islas de calor urbanas bajo escenarios de adaptación al cambio climático: un estudio de caso de la ciudad de Gwacheon, República de Corea
Autores: Koo, Donghyeon; Kim, Taeyoon; Kwon, Soonchul; Kim, Jaekyoung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Islas de calor urbanas
Estrategias de mitigación de UHI
Optimización de la emisividad de la superficie
Modelado de dinámica de fluidos computacional
Visualización de gemelos digitales
Efectos de mitigación térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Las islas de calor urbanas (ICUs) representan amenazas crecientes para la salud pública y el confort térmico en entornos urbanos densos. Sin embargo, las evaluaciones basadas en la física de intervenciones de enfriamiento específicas de materiales y su integración en plataformas digitales gemelas operativas siguen siendo limitadas. Este estudio desarrolla un marco integrado que conecta la modelización de dinámica de fluidos computacional (DFC) con la visualización de gemelos digitales para evaluar estrategias de mitigación de ICUs. Los objetivos son cuantificar los efectos de mitigación térmica de la optimización de la emisividad de la superficie sobre la temperatura de la superficie terrestre (TST) y la temperatura del aire a nivel peatonal (Taire) para establecer un pipeline de preprocesamiento de datos que convierta las salidas de DFC en conjuntos de datos de visualización independientes de la plataforma, y evaluar comparativamente enfoques de visualización basados en GIS 2D y voxelización 3D. Se simularon cuatro escenarios de emisividad utilizando STAR-CCM+ para un área residencial de 4 km2 en la ciudad de Gwacheon, República de Corea. La optimización integral (Caso D) redujo la TST media de 46.6 grados C a 42.0 grados C y la Taire de 35.7 grados C a 35.3 grados C. La optimización solo de concreto logró el 90.5% de la reducción térmica total mientras disminuía la variabilidad espacial de 7.1 a 5.8 durante las horas pico. La visualización 3D basada en voxeles proporcionó una representación superior de la estratificación térmica vertical en comparación con el mapeo 2D. Estos hallazgos establecen una base escalable para la gestión urbana sensible al clima.
Descripción
Las islas de calor urbanas (ICUs) representan amenazas crecientes para la salud pública y el confort térmico en entornos urbanos densos. Sin embargo, las evaluaciones basadas en la física de intervenciones de enfriamiento específicas de materiales y su integración en plataformas digitales gemelas operativas siguen siendo limitadas. Este estudio desarrolla un marco integrado que conecta la modelización de dinámica de fluidos computacional (DFC) con la visualización de gemelos digitales para evaluar estrategias de mitigación de ICUs. Los objetivos son cuantificar los efectos de mitigación térmica de la optimización de la emisividad de la superficie sobre la temperatura de la superficie terrestre (TST) y la temperatura del aire a nivel peatonal (Taire) para establecer un pipeline de preprocesamiento de datos que convierta las salidas de DFC en conjuntos de datos de visualización independientes de la plataforma, y evaluar comparativamente enfoques de visualización basados en GIS 2D y voxelización 3D. Se simularon cuatro escenarios de emisividad utilizando STAR-CCM+ para un área residencial de 4 km2 en la ciudad de Gwacheon, República de Corea. La optimización integral (Caso D) redujo la TST media de 46.6 grados C a 42.0 grados C y la Taire de 35.7 grados C a 35.3 grados C. La optimización solo de concreto logró el 90.5% de la reducción térmica total mientras disminuía la variabilidad espacial de 7.1 a 5.8 durante las horas pico. La visualización 3D basada en voxeles proporcionó una representación superior de la estratificación térmica vertical en comparación con el mapeo 2D. Estos hallazgos establecen una base escalable para la gestión urbana sensible al clima.