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建筑高度变化对理想化的高层市区污染物扩散和行人通风的影响

Jian Hang a,b, Yuguo Li a, Mats Sandberg c, Riccardo Buccolieri d,*, Silvana Di Sabatino d

a Department of Mechanical Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, China

b Guangdong Provincial Key Laboratory of Building Energy Efficiency and Application Technologies, Guangzhou University, Guangzhou, China

c Faculty of Engineering and Sustainable Development, University of Gauml;vle, SE-80176 Gauml;vle, Sweden

d Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche ed Ambientali, University of Salento, S.P. 6 Lecce-Monteroni, 73100 Lecce, Italy

文章信息：

文章历史：

收到2011年11月26日

以修订形式收到

2012年2月21日

接受2012年3月31日

关键词：

建筑高度变化 高层建筑阵列 污染物分散 CFD模拟 行人通风

摘要：

研究仍然需要了解乡村和海洋的风是如何清除在城市区域的街道网络中均匀分布的地面污染物。建筑高度变化和污染物清除过程之间的关系仍然不清楚。首先对9排18排小型高层正方形阵列（建筑宽度Bfrac14;街宽W，建筑密度lpfrac14;0.25）构成的几个理想化城市样区进行了平行风的数值研究并且忽视热效应。采用标准化的污染物运行率和行人净化流量，通过平均流动和湍流扩散和净化能力来量化污染物迁移的贡献。

结果表明，等温湍流的预测总体上与风洞数据一致。9排阵列与建筑物高度变化(标准偏差为0 -57.1%)和相同的平均树冠高度(H0=2.33 w)，污染物迁移主要依赖于平均流动。较大的标准偏差往往会导致更好的行人通风，相对于小和大的标准差，中值为14.3-42.9%，可通过水平平均流动经历更小的净化能力，但通过垂直平均流动显著增强。对于具有均匀高度的阵列，降低纵横比（H / W = 2.33和2.67-1.5）或增加街道长度（9排至18排）可以增强通过檐板扩散来除去污染物对冠层屋顶的贡献，这可能与平均流量同样重要。尽管还需要进一步的研究，但这篇论文阐明了在高层城市的几何图形中，建筑布局、高度可变性和地面污染物的去除潜力之间的关系。

1.简介

现代城市的交通污染通常与公路交通的增加和全球城市化进程有关。低层大气污染物浓度高，不但危害到行人健康，还通过建筑通风系统对室内空气质量产生影响。除了减少街道网络的车辆排放外，田野/海域风能有助于分散和稀释城市污染物（即城市通风）。在人口密集的城市地区，如香港、东京和曼哈顿，高层建筑通常是为了增加住宅数量，但对城市通风产生了挑战。罗等[2]指出，在香港，由于汽车尾气的摄入比例是美国典型城市地区的5-10倍。因此，改善车辆排放的地面污染物的能力对这些高层城市地区至关重要。

在过去的几十年里，许多研究已经广泛开展，研究流动和城市污染物扩散，[ 3-31，33,36-38 ]。对于二维(2D)街道峡谷模型，街道的纵横比(街道高度/街道宽度，H / W)是最重要的参数。可以将流动方案分为四种[3-6]，即分离的粗糙流动状态（IRF，纵横比小于0.3），尾流干扰流动状态（WIF，纵横比为0.3-0.67），具有一个主旋涡结构的掠流系统(SF，纵横比为0.67-1.67)和通常存在两个或更多垂直方向的漩涡的深部(或高层)街峡谷的多旋涡体系(H / W gt; 1.67)，第三和第四种状态通常发生在人口密集的城市地区，在那里，2D峡谷的循环流动会导致城市的空气流动不足，以及分散地面污染物的能力差。在这类二维街道峡谷中，污染物的分散总是包括两个过程，即是由漩涡混合在峡谷中的地面污染物，然后被移出或重新进入峡谷屋顶的二维峡谷。

现实的城市区域是