杨会，付海明



树冠流动阻力特性数值模拟与实验研究

杨会1, 2，付海明1

(1. 东华大学环境科学与工程学院，上海，200051；2. 桂林航天工业学院能源与建筑环境学院，广西桂林，541004)

为深入分析树冠内部结构参数对树冠绕流流动阻力的影响，采用数值模拟和实验测试相结合的方法研究几种典型形态特征树冠的内部流场特征和流动阻力。用树冠叶面积指数(AI)、稠密度(VF)和分形维数(f)表征树冠复杂的形态结构，讨论树冠形态结构参数对树冠流动阻力的影响规律。研究结果表明：模型叶面积指数与稠密度呈近似线性关系，而树冠分形维数分别与树冠稠密度和叶面积指数满足近似对数关系。通过对数值模拟计算结果回归分析，给出树冠流动阻力系数与叶面积指数的关系式。研究结果表明：真实条件下的树冠流动阻力结果要明显高于二维简化模型的数值计算结果，但二者在变化趋势上表现出较好的一致性；在引入树冠阻力系数修正系数后，数值计算结果与实验结果吻合较好。

树冠；流动阻力；树冠阻力系数；叶面积指数

树具有保持水土、防风固沙、涵养水源、调节气候、减少污染物等功能。树冠系指乔木树干和其他的连同集生枝叶的部分，其状如冠，通常将自然形成的树冠称为自然树冠，而将经过人工修剪造型而成的树冠则称为人工树冠。长期以来，针对风场作用下树冠流场特性研究主要是采用野外观测、风洞试验以及数值模拟。如CAO等[1]通过边界层风动实验装置测定3种树冠阻力特性、风速分布以及尖端位移; SANZ等[2]于风洞实验中使用粒子成像测速仪测定二维森林冠层流动及湍流特性；……