住宅区气体污染物扩散的国内外研究现状

摘 要：住宅区人口密度大，小区微环境的污染对人们的生产和生活造成严重的影响。近年来很多学者和专家围绕住宅区气体污染物扩散的问题相继开展了一系列的研究工作，包括风洞实验、现场监测和数值模拟，文章就现今国内外对住宅区气体污染物扩散的研究现状做出一个总结。

关键词：住宅区；气体污染物；扩散；研究现状

随着我国城市化进程的推近，城市建筑群的污染愈加严重[6]。针对居民住宅区气体污染物扩散，国内外很多学者从不同的角度进行了研究。现今，对住宅区气体污染物扩散的研究，主要是利用风洞试验及FLUENT数值分析[8]从风环境，热环境及建筑布局的角度进行的，文章将对这些研究成果做一个系统的总结。

1 国内研究现状

1.1 风洞试验研究

欧阳琰，蒋维楣[1]等对北京市东南部的方庄小区环境流场及污染物扩散进行了风洞实验，结果表明：小区内污染物分布受到建筑物及环境风速大小的影响，建筑物高度不同，水平流场不同；垂直方向流场基本符合幂指数分布。郭栋鹏，闫函[2]等和郭栋鹏，姚仁太[3]采用数值模拟与风洞试验相结合的方法分别对复杂建筑物及方形建筑物周围污染物流场进行研究。总体表明，数值模拟与风洞试验结果总体一致；在建筑物迎风侧和顶部比在后方空腔区域准确度大。

1.2 FLUENT数值模拟研究

风环境和热环境影响的研究：当前对建筑群风环境研究分为两类：对寒冷地区，合理布局建筑群，减少冬季强的影响；高层超高层建筑群对区域风场的影响。杨丽[4]针以上海市多年的平均气象环境作为初始条件，对绕流风场进行模拟，分析狭管风、风影区等建筑物周围分布的特征以及将产生的影响。林波荣、李莹[6]等人利用改进的 CTTC模型模拟小区风场，对区域内的热环境进行评价，提出预测小区室外热环境的方法。王建辉[8]对自然通风情况下高层建筑周围污染物扩散进行研究，通过风洞试验和数值分析表明 Realizable k-ε湍流模型分析结果最为接近风洞试验結论。

建筑布局影响的研究：朱颖心等对北京地区的住宅小区内风环境和污染物的扩散问题进行了数值模拟，研究表明：冬季改变住宅区的布局有利于降低污染物浓度。尤学一、李莉[7]研究单栋和多建筑的污染物扩散问题，对污染源和建筑物位置不同的模型进行污染物浓度分析，从而找出通过建筑合理布局减少污染的方法。

2 国外的研究现状

2.1 风洞试验研究

Stathopoulos[9]等研究不同截面、不同排列的建筑群周围的风环境，结果证明数值模拟与风洞试验结果具有较好的一致性。通过对日本典型居民小区风洞试验，KUBOTA[10]等人提出了用建筑物覆盖率评价小区内风环境的办法。CHENG和CASTRO[11]对不同立方体矩阵群模型的研究表明在湍流在粗糙次层中比较强烈，可以用单一的对数函数表示其和惯性次层的平均流速。通过模拟下有点源在建筑群的扩散，DAVIDSON[12]等人发现流线和湍流形式的变化对扩散起主要作用。

2.2 FLUENT数值模拟研究

英国的Hugh Bartond[13]等都是从改变建筑布局的角度来研究建筑群微环境，达到降低能耗，实现可持续发展的目标。合理的布局有利于自然通风，加快建筑群内的热交换和置换通风，有效改善建筑小区的空气品质。

3 结束语

结果表明：

（1）水平方向上污染物的扩散受建筑高度的影响，但是垂直方向流场基本符合幂指数分布。

（2）在建筑的迎风侧和顶部回流区，风洞试验和数值模拟准确性高。

（3）流场的变化主要是由流线和湍流去的改变引起的。

（4）建筑小区污染物的扩散主要受建筑形状、建筑布局、风速、风向等因素的影响。研究住宅区污染物的扩散可以有效改善居民区的空气质量。

参考文献

[1]欧阳琰，蒋维楣，等.城市小区环境流场及污染物扩散的风洞实验研究[J].南京大学学报，2003，39（6）.

[2]郭栋鹏，闫函，等.复杂建筑物对近场扩散影响的数值与风洞模拟的比较分析[A].实验流体力学，2013，27（2）.

[3]郭栋鹏，姚仁太.建筑物对污染物扩散影响的数值与风洞模拟研究[A]，2010，24（6）.

[4]杨丽.居住区风环境分析中的 CFD 技术应用研究.建筑学报[J]，2010（S1）：5-9.

[5]马剑，陈水福.平面布局对高层建筑风环境影响的数值研究[J].浙江大学学报，2007，41（9）：1477-1481.

[6]林波荣，李莹，赵彬，等.居住区室外热环境的预测、评价与城市环境建设[J].城市环境与城市生态，2002，15（1）：41-43.

[7]尤学一，李莉.污染源对建筑小区影响的数值模拟[J].环境科学研究，2006，19（3）：13-17.

[8]王建辉.自然通风条件下高层居住建筑周围空气污染物扩散研究[D].重庆大学，2011.11.

[9]Stathopoulos T，Wu H. Generic models for pedest rian level winds in built-up regions[J]. Jour nal of Wind Engineering and Industrial Aerodyn amics，1995，40： 617-631.

[10]Tetsu K，Masao M，Yoshihide T，Akashi M.Wind tunn el tests on the relationship between building density and pedestrian-level wind velocity：dev elopment of guide lines for realizing acceptab le wind environment in resident neighborhoods[J].Building and Environment，2008，43：1699-1708.

[11]Cheng H，Castro 1P.Near wall flow over urban-like roughness[J].Boundary-Layer Meteorology 2002，104（2）：229-259.

[12]Davidson MJ， Snyder WH， Lawson RE， Hunt CR.Wind tunnel simulations of Plume dispersion through groups of obstacles[J]. Atmospheric Enviro nment，1996，30：3715-3731.

[13]Hugh Barton，Geoff Davis，Richard Guise. Sustain able settlements：a guide for planners，design ers and developers[C].New York：World Archite cture Special Report，1995.

作者简介：岳红蕾，现职称：无，学历：硕士，研究方向：建筑节能。