城市大氣微環(huán)境的精細(xì)研究對(duì)于改進(jìn)城市冠層模式、快速預(yù)測(cè)模型以及城市環(huán)境評(píng)估等具有重要意義。多尺度耦合模擬方法采用中尺度大氣模式為微尺度精細(xì)模擬提供邊界條件,是一種頗具潛力的數(shù)值模擬方法,其難點(diǎn)之一是多尺度耦合界面的小尺度脈動(dòng)補(bǔ)充方法。以此為目標(biāo),本文的主要研究工作和成果如下:（1）研究了大粗糙元邊界層內(nèi)外區(qū)湍流的特性,驗(yàn)證了外區(qū)湍流場(chǎng)具有外尺度相似關(guān)系,而內(nèi)區(qū)湍流場(chǎng)與建筑物等地面設(shè)施的幾何形狀及分布密切相關(guān);（2）采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了大粗糙元邊界層入流湍流對(duì)下游湍流場(chǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)大粗糙元邊界層中與地表距離越遠(yuǎn)的空間位置上,入流湍流的流向影響范圍越大。進(jìn)一步分析入流內(nèi)區(qū)、外區(qū)湍流對(duì)下游湍流場(chǎng)演化的影響發(fā)現(xiàn):內(nèi)區(qū)的湍流生成演化較快,因而入流的內(nèi)區(qū)湍流主導(dǎo)下游近場(chǎng),外區(qū)湍流演化較慢,可在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域通過擴(kuò)散和對(duì)流的方式影響內(nèi)區(qū)湍流場(chǎng);（3）提出了內(nèi)外區(qū)組合湍流脈動(dòng)生成的新方法。外區(qū)入流湍流由預(yù)計(jì)算的脈動(dòng)場(chǎng)通過外尺度相似關(guān)系變換得到。內(nèi)區(qū)入流預(yù)計(jì)算的下墊面參數(shù)、外流速度與目標(biāo)問題一致。內(nèi)外區(qū)分別產(chǎn)生的湍流脈動(dòng)加權(quán)平均得到入流界面上的湍流。通過模型建筑群算例對(duì)該方法進(jìn)行了考核... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

大氣水平速度的頻譜

主要關(guān)注一個(gè)或數(shù)個(gè)建筑物周圍的詳細(xì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力熱力特性和精細(xì)的污染物擴(kuò)散過程。由于尺度小，模型簡(jiǎn)單，街區(qū)尺度的流動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)精細(xì)模擬。小區(qū)尺度（或稱為微尺度）介于城市尺度和街區(qū)尺度之間，垂直方向可分為城市冠層、粗糙子層和對(duì)數(shù)層[4]（見圖 1.2）。城市冠層為建筑物平均高度以下的空間區(qū)域；粗糙子層指直接受到地面粗糙元影響的空間區(qū)域，流動(dòng)呈現(xiàn)出空間的非均勻性；在對(duì)數(shù)層，流動(dòng)的空間非均勻性消失，動(dòng)量通量和熱通量近似為常數(shù)。小區(qū)尺度的研究關(guān)注粗糙子層內(nèi)精細(xì)的流動(dòng)信息，該尺度冠層內(nèi)的短程污染物擴(kuò)散受下墊面分布影響顯著。小區(qū)尺度的下墊面分布是城市的基本單元[11]。根據(jù)下墊面的地表結(jié)構(gòu)可將城市分為不同的熱分區(qū)[13]，對(duì)典型小區(qū)熱特性的精細(xì)研究將更有效地了解城市大氣環(huán)境的特征和演化機(jī)制。小區(qū)尺度與中尺度氣象模式的亞網(wǎng)格水平尺度相當(dāng)，因此對(duì)小區(qū)尺度流動(dòng)的精細(xì)研究可為冠層模式的改善提供依據(jù)和技術(shù)支持。此外，小區(qū)尺度的標(biāo)量擴(kuò)散研究有助于建立復(fù)雜下墊面標(biāo)量短程擴(kuò)散模型。因此城市小區(qū)尺度的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，是本文研究的重點(diǎn)。

圖 2.1 控制單元和離散網(wǎng)格示意圖程(2-1)至(2-4)在控制單元上積分得到：( ) ( ) ( ) = ( ) ( ) ( ) = ( ) S制單元上體積平均的任意物理量，存儲(chǔ)在控制單元 )表示單元面上平均通量，例如

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A Microscale Model for Air Pollutant Dispersion Simulation in Urban Areas:Presentation of the Model and Performance over a Single Building[J]. Ning ZHANG,Yunsong DU,Shiguang MIAO.  Advances in Atmospheric Sciences. 2016(02)
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本文編號(hào)：3562780