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夏季建筑壁面温度对街谷风环境的影响 1 1 2 1 李峥嵘 赵晋鹏 赵群 沈莉莉 1 同济大学机械与能源工程学院 上海，201804 2 同济大学建筑与城市规划学院 上海，200092 摘要：高层高密建筑群是现代城市迅速发展的重要标志，在炎热的夏季，建筑不同朝向 壁面以及同一朝向下不同高度处的壁面温度存在较大差异，而建筑壁面温度对街谷内流场的 影响不可忽略。本文采用数值模拟的方法模拟两栋高层建筑在夏季低风速、不同壁面温度条 件下，建筑街谷内近壁面处以及中心处的速度变化情况，发现近壁面处的速度受壁面温度的 影响较小，而街谷内中心处的空气速度受壁面温度的影响显著。此外近壁面空气温度的温度 分层现象使该区域的空气速度在垂直方向上趋于一致。 关键词：非等温壁面 街谷 自然对流 1 前言 随着城市都市化的迅速发展，高层高密建筑群大量涌现。城市建筑与建筑之间的相互 阻挡使不同建筑壁面以及不同壁面高度接受的太阳辐射存在较大的差异，进而造成垂直方 向上壁面温度的差异性，尤其在炎热的夏季中午，垂直壁面温度的差异明显并对周围流场 以及空气温度有着显著地影响。街谷是城市居民的主要活动区域以及人为热源、污染源的 主要来源地，是研究城市风热环境的最小尺度，其内部环境成为多数学者的重点研究对 象。 【 】 目前Hu C H, Iqbal Q M Z, Murakami S 等 1,2,3 在研究建筑群风环境时，往往只研究建筑 几何结构以及建筑群布局对于风环境的影响，而忽略建筑群内热环境对风环境的反作用。 原因是高风速条件下建筑群内以强迫对流为主，自然对流对于风环境的影响基本不存在， 但在炎热的夏季中午，建筑群内风速一般较低，空间内的流动属于低风速流动，此时自然 【 】 对流对群内风环境的影响不可忽略。还有檀姊静，刘术国等 5,6 分析街谷方向与来流方向 垂直情况下，建筑街谷内的温度分层现象以及自然对流情况，但目前学者对在来流方向与 街谷方向平行情况下，街谷内的壁面温度分布对风环境影响的研究不足。 本文主要研究在街谷方向与来流方向平行条件下，两栋高层建筑壁面依次设置为非等 温壁面、绝热壁面以及等温壁面时的街谷风环境，分析低风速等温来流条件下两栋平行的 相同高层建筑垂直壁面温度差异对于建筑街谷内空气流动的影响。 2 基本理论 由于街谷内空气温度与壁面温度的差异，其内部的风环境是自然对流与强迫对流综合 作用的结果。本文采用理查森数来判断对流换热中自然对流相对于强制对流的重要性，其 定义式为： � − � = ℎ （2-1） 2 式中g 为重力加速度，为热膨胀系数， 为热壁面温度， 为参考温度，L 为特 ℎ 赵晋鹏 （1994-），硕士，上海市嘉定区曹安公路4800 号 jinpengzhao0613@126.com 基金项目：国家自然科学基金 征长度，v 为特征速度。当R 0.1 时，自然对流可以忽略，当R 10 时，强制对流可以忽 略，而在0.1R10 时，空气流动为混合对流 （自然对流和强制对流均不可忽略）。 整体理查森数Rb，从大气理查森数发展而来，用于表征街谷内部热分层稳定程度。其 定义式为： ( − ) 【】 = 0 5 （2-2 ） 2 ( +273) 2 式中g 为重力加速度，H 为