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不同城市形态的理想城市模型中的污染物扩散

文章信息

文章历史：

于2009年3月3日收到

于2009年8月18日以修订形式收到

于2009年8月24日接受

关键词： 城市形式 CFD模拟 污染物分散

摘要

在理想化城市模型中污染物分散的机理由数值研究在街道行人层面引入均匀分布的污染源。我们先学习三个短的城市形式，单一的主要街道或两条交叉街道，其特点是街道长度/街道L / H = 6或7的高度比，H / W = 1的街道高度/街道宽度比，包括锋利边缘圆形城市模式，圆滑的城市模型，以及尖锐的广场城市模式。对于短城模型与单一街道和平行接近的风，污染物稀释主要取决于水平流量在街上下降。对于平滑的减少率最小的是圆滑城市模式，导致街道浓度最低。对于两个城市模型穿越街道和平行于主要街道的接近风，整体城市形态的差异导致不同的扩散过程。对于一个具有两条十字路口的尖锐的圆形城市模型，接近风略微不平行于主街道产生一个较低的污染物浓度。我们还研究了一条尖锐的圆形城市模型，一条狭窄的街道（L /H = 6; H / W = 6.7），发现均匀分布的污染物从两条街道运输进入市中心，然后被排除在街道的屋顶上。与短城相比我们研究了一条单街尖边长方形城市模型（L / H = 21.7; H / W = 1）在远离两个条目的区域中水平流速保持几乎恒定。在这里区域横跨屋顶的湍流对污染物的去除贡献更大于垂直平均流量。

1. 简介

个人暴露于室外释放的空气污染物城市空气环境可能直接在户外或通过室内空气污染物的传播建筑通风系统间接发生。正在进行的全球城市化进程以及街道网络车辆的污染物排放（Fenger，1999）呼吁更好地了解城市形态这一关系和城市污染物扩散。以前的研究已经涉及城市污染物的扩散中尺度或微尺度。 中尺度方法（Liu和张，2001; 丁和王，2004）通常认为一个城市大气边界层的粗糙结构。 它研究城市粗糙度，地形，气象条件的影响，对10-200公里规模的城市污染等，忽略了细节建筑规模和街道规模的污染物扩散。 另一方面，微量研究分析污染物的扩散性在二维街峡谷的隔离建筑物周围流动湍流模型（Sini等人，1996; Baik和Kim，2002; Xie等人，2005），以及在一组建筑阵列（MacDonald等人，1997; Sabatino等人，2007），重点是建筑规模上的扩散现象街道尺度。 Britter和Hanna（2003）和Belcher（2005）提供了两种方法的综合评论。介绍城市污染物扩散的第三种方法研究整个城市本身作为障碍的紧凑型城市接近风，同时提供途径风。城市街道网络污染物扩散主要取决于风况 - 反过来依赖于风对城市形态特征如整体城市形态，建筑面积密度和街道配置等-和污染源特征。对于这些我们假设均匀分布的由车辆产生的污染物排放在街道水平进行模拟。大多数以前的调查员执行理想化城市型污染物扩散研究矩形建筑阵列（Chang和Meroney，2003）或正方形建筑阵列（MacDonald et al。，1997; Kim and Baik，2004;Sabatino等，2007），建筑面积密度不同的长宽比等。城市污染物扩散研究使用第三种方法是罕见的。不过有些调查人员有使用这种方法研究城市风况。Skote等人（2005）定性地研究了一个城市中有一两条街道的圆形紧凑型的流动模式。 杭等人 （2009）探讨了流动在锋利的圆形，锋利的方形，锋利的长矩形中一条街道或两条十字路口的城市模型，使用两个风洞实验和计算流体动力学（CFD）模拟，并定量地通过街道开放和街道屋顶分析流量。 他们发现整体城市形态和即将到来的风向影响城市模式的风况。在这里我们研究的城市形态对类似理想化城市的污染物扩散模型，并研究另一个整体城市形式（即平滑边缘）圆形城市模型，假定建筑高度可能从郊区地区平稳增长接近城市边界的市中心。从简单开始，我们首先研究城市污染物的扩散模型是一条街道或两条十字路口。

1. 方法

2.1. 城市模型的模型描述

城市模型的形态如图1所示。 所有模型的高度相同：H = 0.069米。为了简洁，城市模式（即尖锐的圆形城市，平滑的圆形城市，尖锐的方形城市和尖锐的长方形城市）将被简单地确定为圆形，光滑，方形和长城市模型。圆形，方形和平滑的城市模型被平均分为两个或四个统一部分街道（纵横比，H / W = 1; L / H = 6）或两个垂直交叉街道（主要和次要街道; H / W = 1; L / H = 7）。平滑城市模型的边界圆弧形状平滑。它们与尖锐的不同，具