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基于缩尺实验探究二维街谷湍流与温度日循环特征

缩尺尺度外场实验；二维街谷；高宽比；风热作用

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，是由街谷侧壁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，U_2H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U_0.25H/U_2H(水平风速在0.25H和2H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<B_c(临界值)，U_0.25H/U_2H几乎为定值；风热共同作用的情形(B>B_c)，U_0.25H/U_2H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影响更为显著。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。