风力与热力是城市通风和污染物扩散的两大驱动力。基于缩尺尺度外场实验SOMUCH(Scaled Outdoor Measurement of Urban Climate and Health),本文通过热浮力参数
探究二维街谷内风力与热力的相对重要性。其中,
gα∆T是由街谷两侧壁面加热引起水平方向的热浮力差异,
H是建筑高度,
W是街谷宽度,
U2H为背景风速。本文设置4种高宽比(建筑高度
H/街谷宽度
W)街谷来表征不同的城市形态,即
H/W=1,2,3,6(
H=1.2 m)。研究发现东西侧壁面温差上午为负值,下午为正值,最大温差可达12.7℃。高宽比对街谷的热力结构和流动特征有重要影响。随着高宽比的增加,东西侧壁面温差减小,水平风速比
U0.25H/U2H(水平风速在0.25
H和2
H位置的比值)降低。此外,研究发现街谷内存在两种流动模式:风力主导的情形,即
B<
Bc(临界值),
U0.25H/U2H几乎为定值;风热共同作用的情形(
B>
Bc),
U0.25H/U2H随着
B的增大而非线性增加,并且窄街谷(
H/W=2,3)比宽街谷(
H/W=1)增长更快,这表明窄街谷内的热浮力对通风的增强作用更为显著。本研究探究了不均匀壁面加热对街谷流动特征的影响,为数值模拟的验证提供了高质量的实验数据。
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