不同大气稳定度下绿化街谷流动的大涡模拟

耦合大涡模拟与植被阻力、热源项模型,提出了城市灌木绿化街谷内风场和污染物浓度分布的热、动力数学模型.首先利用均匀植被层边界层湍流算例考核了模型的合理性以及程序的稳定性,表明本文模型能较好模拟植被层内部速度分布,并能对温度变化做出正确响应.对形状因子为0.5的理想绿化街谷,研究了街谷大气不同稳定度对街谷内风场和污染物浓度分布的影响.结果表明,相比于裸露街谷,植被层的引入减弱了街谷内环流风场强度,同时减小了街谷顶部污染物置换速率(pollutant exchange rate,PER),导致绿化街谷地面、背风面和迎风面附近污染物浓度增加.对于街谷大气稳定度对绿化街谷内风场和污染物浓度分布的影响,街谷大气强不稳定情形下,街谷顶部、地面、背风面和迎风面附近,风速比街谷大气中性层结时明显降低,污染物浓度相应增加;街谷大气弱不稳定情形下,街谷顶部和迎风面附近,风速有轻微减弱,同时,街谷地面和背风面附近,风速有加强趋势,导致绿化街谷内污染物浓度在迎风面和背风面比中性层结时减小,而在两排植被层之间有所加强.关于街谷大气稳定度对街谷顶部PER的影响,街谷大气弱不稳定情形街谷顶部PER要比街谷大气中性层结时小,而街谷大气强不稳定情形街谷顶部PER最小.