Robustness of the Mean Flow Similarity in an Urban Roughness Sublayer to Different Inflow Properties
Robustness of the Mean Flow Similarity in an Urban Roughness Sublayer to Different Inflow Properties
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城市粗糙度子层中平均流量相似性对不同流入属性的鲁棒性
DOI：
10.1007/s10546-022-00764-z
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发表时间：
2023
影响因子：
4.3
通讯作者：
Yasuaki Mori
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Atsushi Inagaki;Ryo Inoue;Manabu Kanda;Yasuaki Mori
本研究利用数值模拟来探讨城市粗糙子层（RSL）内的局部平均流相似性。在三种不同的入流条件下，使用东京中心区的现实建筑几何形状进行模拟。通过改变逆风方向的表面几何形状来控制入流特性，从而导致目标区域中边界层高度与粗糙度高度的各种比率。RSL内的局部平均风速在空间上变化很大，在所有模拟中彼此成比例，无论流入条件如何。RSL内的速度由摩擦速度表示，摩擦速度由惯性子层中的雷诺应力分布估计。孤立的高层建筑物后面的尾流湍流的行为在不同的来流条件下有很大的不同。在边界层高度相对于孤立建筑物较低的情况下，速度在下游长距离内持续存在，而在边界层高度较高的情况下，速度迅速扩散。这种效应可以传播到RSL中，并修改子层内的平均流相似性。
This study uses a numerical simulation to examine the local mean flow similarity within an urban roughness sublayer (RSL). The simulations are conducted using a realistic building geometry for the central area of Tokyo under three different inflow conditions. The inflow properties are controlled by changing the surface geometries in the upwind direction, which results in various ratios of boundary-layer height to roughness height in the target region. The local mean wind velocities within the RSL, which vary significantly in space, are proportional to each other in all simulations, regardless of the inflow conditions. The velocity within the RSL is represented by the friction velocity, which is estimated from the Reynolds stress profile in the inertial sublayer. The behaviour of the wake turbulence behind isolated high-rise buildings differs considerably among the inflow conditions. Velocity persists for long distances downstream in cases with a low boundary- layer height relative to an isolated building, whereas it diffuses rapidly in cases with a higher boundary-layer height. This effect can propagate into the RSL and modify the mean flow similarity within the sublayer.
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