随着我国城市化进程加快,城市密度和城市人口数量不断增加。由此带来的环境问题也越来越多,如热岛效应、交通污染等。城市环境问题已经成为影响大部分中国人身体健康的重要原因。人们的大部分活动均在室内完成,室内空气质量的优劣关系着人们的身心健康。在我国,自然通风被认为是提高住宅建筑室内舒适度和室内空气质量的有效方式。自然通风的房间室内空气环境依赖于室外微气候,尤其是风速、气温、污染物浓度等。街谷作为室外环境,它的内部风热环境以及污染物浓度分布情况与建筑室内环境息息相关。建筑外围护结构作为连接室内与室外的构件,其形态、材料属性等等参数均对室内及周围室外风热环境造成影响。因此,本研究以“街谷”-“室内”相结合的理想模型进行了自然通风以及污染物浓度的关联性研究。本研究利用开源的数值模拟软件EnergyPlus和OpenFOAM搭建了 BES（建筑能耗模拟,Building Energy Simulation）与 CFD（计算流体力学,Computational Fluid Dynamics）单边耦合计算模型。以武汉市典型夏日气象条件进行风热环境共同作用研究,发现街谷内表面温度在全天四个典型时刻分布不相同。发现当来流风速超过2 m/s后,表面温度日变化产生的热浮力作用对街谷内气流无显著影响;当来流风速为0.5 m/s时,街谷内的表面温度变化产生的热浮力对室内自然通风以及污染物浓度有至关重要的影响。通过对夏热冬冷地区主要城市的住宅建筑调研与统计,发现近五年新建住宅以高层为主。并且单侧通风户型在高层住宅中的应用依然十分常见,占比为43%。高层住宅的朝南面常在中间户型处出现凹口设计和有规则的户型凹凸变化。经过CFD模拟计算分析,发现凹口的设置与户型的凹凸变化对两端的双侧通风户型的自然通风和污染物浓度几乎没有影响,但对中间单侧通风户型存在显著影响。据此,针对住宅建筑的规则凹口设计与凹凸变化提出建筑平面凹凸特征的概念,并对其进行了量化。根据与街道长轴的关系,将平面凹凸特征分为垂直凹凸特征参数（Vertical Roughness,Rv）与水平凹凸特征参数（Horizontal Roughness,Rh）。在风热环境下,对临街的住宅建筑平面凹凸特征进行深入地研究与分析。研究表明,平面凹凸特征的两个参数在不同风向条件下对不同位置房间的自然通风与污染物浓度有不同程度地影响。本研究以换气率为指标分析了平面凹凸特征对室内自然通风效率的影响。对于位置相对外凸的房间,垂直风向下Rh为主导影响因素;而在平行风向下,Rv为主导影响因素。对于位于凹口处的房间,两种风向下的主导因素正好与外凸位置房间相反。因此,在针对改善室内自然通风的建筑平面设计时,应根据当地城市主导风向条件以及房间所处位置对凹凸特征具体讨论。在对污染物浓度的影响研究发现,在两种风向条件下,Rh是外凸位置房间污染物浓度的主导因素,而Rv是凹口处房间的主导因素。根据两者的影响规律,对于受交通污染影响的临街住宅建筑,适当减小Rh以及增加Rv可降低交通污染对室内环境的影响。