都市の峡谷

屋根の高さ/背景風向が道路と平行な場合、風が峡谷を通って集中して加速されるチャネリング効果が見られます。道路の幅が不均一な場合、風が小さな開口部を通過する際にベンチュリ効果が見られ、風の加速がさらに強まります。^{[ 5 ]}これらの効果はどちらもベルヌーイの原理で説明できます。短い峡谷では角の渦の影響が強いため、道路に沿った風と輸送は短い峡谷と長い峡谷で大きく異なる可能性があります。^{[ 6 ]}

屋根の高さ/背景の風向が道路に垂直な場合、道路峡谷内に中心に主渦を持つ垂直回転風流が生成される。アスペクト比に基づいて、道路峡谷ではさまざまな流れのレジームが定義される。アスペクト比の増加順に、これらの流れのレジームは、孤立粗度流、後流干渉流、スキミング流である。^{[ 7 ]}生成される渦の総数とその強度は、多くの要因に依存する。孤立した道路峡谷に対して行われた数値モデル研究では、峡谷のアスペクト比が増加するにつれて生成される渦の数が増加することが示されている。しかし、周囲の風速には臨界値があり、それを超えると渦の数とパターンはアスペクト比に依存しなくなる。^{[ 8 ]}

数値シミュレーションと風洞実験により、アスペクト比が 0.5 の対称な峡谷では、風下側の建物の壁付近に地表レベルの二次渦が見られることがわかっています。アスペクト比が 1.4 以上の対称な峡谷では、風上側の建物の壁付近に弱い地表レベルの二次渦が見られ、アスペクト比が 2 以上の場合は、一次渦のすぐ下に二次渦が見られます。^{[ 8 ] [ 9 ]}非対称な峡谷や段差のある峡谷では、二次渦の形成がより一般的になる可能性があります。風洞実験により、風上側の建物が低い段差のある峡谷では、高い建物の風上側の面に停滞点が特定できることがわかっています。この停滞点より下の領域は相互作用領域と呼ばれ、この領域のすべての流線は下方に偏向して街路峡谷に流れ込みます。峡谷内の渦流パターンの特性は、峡谷の両側の建物の高さ比に大きく依存します。風下側の建物の高さ H _dと風上側の建物の高さ H _uの比が 3 の場合、単一の主渦が観測されている。しかし、H _d /H _u =1.67 の場合、逆回転する渦が峡谷の深さ全体を占める可能性がある。^{[ 10 ]}

この再循環流の強さに影響を与えるその他の要因としては、交通によって引き起こされる乱流や建物の屋根の形状などが挙げられる。物理モデルによる研究では、双方向交通によって峡谷の下半分の乱流が増加し、峡谷の両側の傾斜屋根によって乱流発生の主要領域が下流に移動し、峡谷内の再循環流の強度が低下することが示されている。^{[ 11 ]}

このような垂直方向の風の条件下では、主に地上レベルで、峡谷の両端に水平方向に回転する角/端渦が発生します。これらの角渦の水平方向の広がりは峡谷の両端で異なり、交差点では複雑な地表レベルの風のパターンが生じます。さらに、野外実験では、角渦は峡谷の深さ全体に広がる可能性があるものの、水平方向の広がりは高さによって変化することが示されています。^{[ 12 ]}

街路峡谷の周辺地域の構造、例えば一連の街路峡谷などは、流れ場の複雑さをさらに増す。

上記の結果はすべて、加熱効果がない場合のものです。数値モデル研究では、街路峡谷の表面が加熱されると、渦流の特性が変化することが示されています。また、風上側の壁、風下側の壁、峡谷の床など、異なる表面を加熱すると、渦流は異なる方法で変化します。^{[ 8 ]}