Flow dynamics and pollutant transport in street canyons of different roof heights and geometries: a wind tunnel and LES modelling

Abstract

Understanding the transfer of pollutants within complex urban areas is of utmost importance, but knowledge about it remains limited. This Thesis aims to investigate the characteristics of pollutant transfer, particularly flow dynamics, in six different street canyons integrated into an idealised built-up area consisting of blocks of buildings with courtyards. The systematic study was conducted to evaluate the impact of the following parameters on the ventilation of the street canyons: roof shape, building height non- uniformity and pollutant source position. Two complementary approaches are used in the study: wind-tunnel measurements and numerical modelling. In addition, a wide range of analytical methods are used, including reduced order methods such as Proper Orthogonal Decomposition (POD) and Oscillation Pattern Decomposition (OPD). It is shown that the OPD method provides valuable insights into the ventilation dynamics of street canoyns. The results demonstrate that all the parameters investigated have a significant impact on the ventilation, with roof shape playing a comparatively smaller role for non-uniform street canyons. All the methods applied have contributed to a better understanding of the observed processes while shedding light on the physical implications of the data decomposition methods by...

Rozumět přenosu polutantů v městské zástavbě je naprosto klíčové, ale stávající znalosti této oblasti jsou omezené. Tato práce si klade za cíl zkoumat charakteristiky přenosu polutantů, zejména dynamiku proudění, v šesti různých uličních kaňonech za- členěných do idealizované zástavby tvořené bloky budov se dvory. Cílem provedené sys- tematické studie bylo zhodnotit vliv následujících parametrů na ventilaci uličních kaňonů: tvar střechy, neuniformnost výšek budov a poloha zdroje znečištění. Ve studii byly použity dva vzájemně se doplňující přístupy: měření v aerodynamickém tunelu a nu- merické modelování. Kromě toho byla využita široká škála analytických metod, včetně dekompozičních metod jako jsou Proper Orthogonal Decomposition (POD) a Oscillation Pattern Decomposition (OPD). Ukázalo se, že metoda OPD poskytuje cenné informace o dynamice větrání uličních kaňonů. Výsledky ukazují, že všechny zkoumané parametry mají významný vliv na ventilaci uličních kaňonů, přičemž tvar střechy hraje v případě neuniformních uličních kaňonů relativně menší roli. Všechny použité metody přispěly k lepšímu porozumění pozorovaných procesů a pomohly lépe pochopit fyzikální význam dekompozičních metod tím, že nalezly vztahy mezi jejich výsledky a schopností uličních kaňonů ventilovat polutanty. 1