随着全球和中国经济建设、城市化进程的高速发展,城市人口激增、交通规模等日益扩大,使得人类和环境之间的矛盾亦越发明显。在城市中由于土地资源的日益减少,因而伴随着科技进步和建筑施工技术的不断提高,高大的建筑楼群鳞次栉比地拔地而起,其形状结构也日益多样化。人类活动必然产出特定的排放物,通过楼顶烟道风口排向大气,各种有害物种融合必然造成对空气的污染,当风遇到高层建筑物阻挡时,除大部分向上和两侧穿过外,还有部分向下带到地面,该现象为建筑物下洗效应,并使得城市建筑物屋顶烟囱污染物随着气流被带到建筑物近地面,将对人类的健康产生一定的影响。本文采用CFD数值模拟和风洞模拟相结合的方法,探究不同建筑物布设、不同建筑物布局、不同污染源(烟囱)位置、不同上游建筑物屋顶形状和高度及不同下游建筑物高度等因素下,建筑物间的气流运动、污染物浓度分布形式,从而揭示出屋顶排放污染物受建筑物下洗效应影响下的气流运动和污染物扩散规律。基于三维不可压缩流动的时均化N-S方程、Realizable k-ε湍流模型和污染物对流扩散方程,建立起城市建筑物间气流运动和污染物扩散的三维数值仿真模型。在ANSYS FLUENT 14.0平台上采用SIMPLE算法对所建立的模型进行数值模拟。本文通过对三种建筑物布设(四种上游建筑物高度)、四种污染源位置进行组合产生的16种工况;两种建筑物布局、六种上游建筑物屋顶形状、三种屋顶高度组合产生的20种工况;三个建筑物布局下、不同下游建筑物高度组合产生的5种工况进行三维数值模拟。结果表明影响气流运动、旋涡结构、污染物分布与建筑物布设、建筑物布局、上游建筑物屋顶形状和建筑物高度等都有密切相关:(1)当上游建筑物高度低于污染源排放所在高度时,污染源位置不会对上游街谷内污染物分布造成影响,污染随着来流风向下游扩散。当上游建筑物高度高于污染源所处高度时,随着烟囱位置往下风向移动,污染物越难往上风向扩散,街谷内污染物浓度水平逐渐降低。当烟囱位置固定,仅改变上游建筑物屋顶形状时,当屋顶形状为尖顶时,街谷内的环境会受到巨大的危害,对人体的健康造成隐患。屋顶形状为圆顶时,街谷内的空气质量不产生巨大的威胁。对于两个建筑物布局和三个建筑物布局的工况,上游建筑物越高,呈现的浓度分布规律是截然不同的.(2)不同的下游建筑物B3高度对于整个计算区域中气流运动和污染物扩散都有重要影响。两个街谷内纵截面和横截面上污染物分布的规律都一样,分布受到高度的影响,浓度均是随着高度的增加而先增大后减小。我们对在建筑物下洗效应影响下,建筑物间污染物扩散分布情况进行的风洞实验研究中,选择使用点源污染物发放装置,较好地形成了污染物瞬态浓度场激光片光监测系统,按照设定的实验流程,成功地获得了设计工况的污染物分布图。通过将建筑物间污染物分布数值模拟及风洞实验两大结果的对比分析,证实数值模拟结果与风洞实验结果的结论基本一致,与此同时还能够充分证明采用Realizable k-ε湍流模型,模拟屋顶排放污染物受建筑物下洗效应影响的气流运动和污染物扩散的规律,是可行并可靠的。对于未来城市大型楼群建设的布局、结构、高度、排放口设置等规划设计、对环境监测中科学合理地选择测试点位而言,相信本研究成果具有一定的指导和参考作用。