ISSN 1004-4965

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沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究

李磊

李磊. 沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(4): 521-529. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.050
引用本文: 李磊. 沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究[J]. 热带气象学报, 2021, 37(4): 521-529. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.050
LI Lei. CFD SIMULATION STUDY OF INFLUENCE OF THERMAL EFFECT OF COASTAL URBAN BUILT-UP AREAS ON LOCAL CIRCULATION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(4): 521-529. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.050
Citation: LI Lei. CFD SIMULATION STUDY OF INFLUENCE OF THERMAL EFFECT OF COASTAL URBAN BUILT-UP AREAS ON LOCAL CIRCULATION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2021, 37(4): 521-529. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.050

沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.050
基金项目: 

国家自然科学基金项目 42075059

广东省科技计划项目(科技创新平台类) 2019B121201002

详细信息
    通讯作者:

    李磊, 男, 重庆市人, 教授, 主要从事大气边界层研究。E-mail: lilei68@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: P435

CFD SIMULATION STUDY OF INFLUENCE OF THERMAL EFFECT OF COASTAL URBAN BUILT-UP AREAS ON LOCAL CIRCULATION

  • 摘要: 基于计算流体力学(CFD)模拟开展了一系列理想数值试验, 分析了城市建成区的热力作用对局地环流的影响, 模拟结果表明: 在没有背景风的情况下, 城市热岛效应可破坏海陆环流的固有转换模式, 使近地面风场总是在城市建成区上空辐合; 在有微弱背景风的情况下, 热岛效应也会导致近地层风场出现线型辐合。而城市上空总是容易出现辐合风场, 可部分解释城市局地高污染带形成的物理机制。

     

  • 图  1  2018年4月28日凌晨深圳西北部城市建成区的带状辐合实例

    a.地面风场;b.空气污染指数分布,首要污染物为PM2.5

    图  2  模拟范围内的海-陆-城市分布(a)及网格(b)

    图  3  水槽实验的数值版本

    a.复制于文献[16]; b.本研究重复验证试验,单位:m/s。

    图  4  模拟方案中的地温分布

    单位:K。a.方案1;b.方案2;c.方案3;d.方案4。

    图  5  模拟得到的中轴垂直剖面上的气温分布

    单位:K。a.方案1;b.方案2;c.方案3;d.方案4。

    图  6  用气温模拟得到垂直剖面上的气流轨迹线

    单位:K。a.方案1;b.方案2;c.方案3;d.方案4。

    图  7  城市热力作用影响边界层风场结构的概念模型

    a.无城市;b.有城市。

    图  8  弱风背景下城市影响边界层风场垂直结构(单位:m/s)

    图  9  弱风背景下城市影响边界层风场水平结构

    单位:m/s。a.整体;b.局部。

    表  1  敏感性数值实验条件设置

    序号 时段 背景风速/(m/s) 陆表温度/K 海表温度/K 空气温度/K 有无城市 城市地表温度/K
    1 白天 0 318.15 298.15 300.00 320.00
    2 夜晚 0 283.15 295.15 292.00 298.15
    3 白天 0 318.15 298.15 300.00 -
    4 夜晚 0 283.15 295.15 292.00 -
    5 夜晚 1.0 283.15 295.15 292.00 298.15
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-29
  • 修回日期:  2021-04-28
  • 网络出版日期:  2021-12-15
  • 刊出日期:  2021-08-20

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