美国物理学会 俄克拉荷马州立大学的一个小组在机器人飞机上安装了传感器，对建筑物尾流或建筑物周围的扰动气流进行更有凝聚力的测量
信用:杰米·雅各布 过去几十年，全球人口和城市化迅猛发展
随之而来的是数十座新的高楼、无人机、更节能的通风系统，以及优步和其他公司计划中的空中出租车
但是这些技术进步必须与一种自然物理现象相抗衡:风
在美国物理学会流体动力学分会第73届年会上，科学家们展示了关于模拟和预测城市气流的最新发现，以期建造更好的建筑、城市和交通
未来的城市天空可能会充满自动飞机:空中出租车、无人机和其他自动飞行系统
俄克拉何马州立大学的一个团队已经开发出技术来模拟这些车辆可能遇到的环境危害，这样它们就可以安全地在城市中行驶
“城市环境给无人机和城市空中机动平台带来了巨大的挑战，”研究小组负责人杰米·雅各布说
“除了交通拥堵和障碍物的挑战之外，在建模、检测和适应动态城市局部风场以及在不确定天气条件下的精确导航方面也存在关键的技术差距
" 研究人员将传感器连接到机器人飞机上，对建筑物尾流或建筑物周围受干扰的气流进行更紧密的测量
他们将这些数据与数字预测结合起来，以更好地了解城市环境中复杂的风型
这项工作不仅有助于无人驾驶飞机，也有助于传统飞机的风力和天气预报
雅各布说:“为每架无人机、城市空中出租车以及其他飞机配备传感器的潜力，为我们监控、预测和报告危险天气事件的能力提供了一个改变游戏规则的机会。”
另一个位于萨里大学的小组也调查了建筑物尾流
着眼于提高城市空气质量，他们寻找一栋高楼和一群高楼之间的尾流差异
机械工程研究员约书亚·安东尼·米尼恩说:“了解如何模拟高楼的尾流是让城市规划者减少热岛效应以及改善城市空气质量的第一步。”
该小组在风洞中进行实验，改变高层建筑的分组、长宽比和间距
他们很受鼓舞地看到，当在下游足够远的地方测量时，一群建筑和一个孤立的建筑具有相似的尾流特征
风向的改变似乎也会显著影响建筑群的尾流
所有的建筑物，无论是否高大，都必须通风
剑桥大学的研究人员尼古拉斯·怀斯说:“预测通风流量、换气次数和气流模式的能力对人类的舒适和健康非常重要，防止冠状病毒在空气中传播的必要性突出了这一点。”
怀斯和工程学教授加里·亨特一起发现了当前被动自然通风系统模型中的一个问题
这些通常使用置换气流——夜间较冷的空气通过一个开口进入建筑物，白天积聚的较热的空气通过另一个开口排出
他们的数学模型揭示了置换流动并不像人们认为的那样在净化热空气的过程中继续
相反，房间会经历“不平衡的交换流”，这会减慢净化过程
怀斯说:“每一次置换流动都会转变成不平衡的交换流动。”
与只有高位开口的房间相比，增加一个小小的低位开口能加快房间的降温速度，研究人员对此感到惊讶
他们的模型将对自然通风系统的设计者有用
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