《J. Fluid Mech.》刊登了南方科技大学陈十一研究团队万敏平教授课题组关于城市冠层湍流的模型研究进展。

　　城市冠层湍流是大气边界层湍流中从地面到建筑顶部附近的一部分流动 (图7)。城市冠层湍流与城市居住空间的空气对流息息相关，是城市大气环境的重要组成。对城市冠层湍流进行建模将有助于评估城市大气环境，为城市的规划布局提供科学依据。长期以来，尽管学术界进行了大量的研究，城市冠层的模型仍旧局限在冠层以上部分，进而对冠层的准确计算存在很大的困难。学术界普遍认为混合层比拟理论对于城市冠层湍流不成立，因为数值模拟和实验都没有观测到近似二维的大尺度流动结构。该项研究提出将城市冠层湍流在垂直方向的长度尺度作为其特征尺度。该长度尺度与其剪切尺度紧密关联，即与混合层湍流类似，并且该尺度与壁面垂直高度无关，进而证明冠层湍流与壁湍流存在显著区别。这样就从另一个角度说明混合层比拟对城市冠层湍流同样成立。与此同时，我们提出城市冠层湍流的速度型可以用一个统一的壁面律描述，进而为城市冠层的建模提供了新的思路和理论依据。论文链接：DOI: 10.1017/jfm.2022.507

图7: 城市冠层湍流的垂直分层结构（a）深度冠层（b）临界冠层（c）浅冠层