目前,对城市建筑群影响大气边界层动力特性的研究大多围绕建筑群水平绕流问题展开,针对建筑在竖直方向上对来流风形成阻碍和拖曳作用的研究非常欠缺。同时,目前已开发的城市冠层模式绝大多数为一维均一化冠层模式,无法将建筑群高度非均一性对通风特性的影响反映到计算结果中,这导致了对竖向通风廊道的研究非常缺乏。因此,本研究立足于建筑环境专业,结合城市气候、规划设计等专业的相关研究,针对高度非均一建筑群深入研究其竖向差异性对城市冠层通风特性的影响,构建适用于高度非均一建筑群城市冠层模式的参数化方案,应用该冠层模式进行大量数值实验以得出建筑群高度布局的合理设计。为促进城市冠层上部空气和冠层内空气在竖向上的有效交换,形成有效的竖向通风廊道,优化城市通风、缓解热岛效应、改善空气质量提供指导。针对适用于高度非均一准二维大气动力城市冠层模式的构建与应用,本文重点研究了以下几个方面的内容:1.基于建筑群空间形态,建立描述建筑群高度非均一性影响大气动力学特性的拖曳力系数的参数化方法,形成一组能够系统的表达建筑不均匀性的参数。其中,采用迎风面积指数（λf）、平面面积指数（λp）表达建筑群水平方向上的不均匀性,采用高度离散度（s）表达建筑群竖直方向上的不均匀性。利用CFD模拟研究上述参数对拖曳力系数的影响,模拟结果表明标准化整体拖曳力系数随建筑群高度离散度的增加呈线性递增趋势。同时开展风洞实验验证了参数化方案的有效性并给出适用范围。将该部分与课题组已有的基于一维城市冠层模式构建的城市区域微气候与热平衡动态预测模型（UDC）融合,使其具有反映建筑群高度非均一性影响通风特性的能力。2.基于建筑群空间形态,选择基本形态指标:街谷宽度（W）、建筑平均高度（h）、建筑群高度离散度（s）进行单因素控制变量实验。应用CFD模拟分别探索了每个形态指标对通风廊道区与街谷区通风特性的影响。建立了基于建筑基底区（传统一维冠层模式的研究区域）的空间平均风速求解通风廊道区与街谷区水平风速（u）和竖向风速（w）的计算方法。并对结果进行整体考查,获得三种形态指标整合的风速准二维分区计算模型。将该部分的计算模块与UDC融合,使其扩展为准二维冠层模式。3.基于现有一维城市冠层模式存在的不足,通过理论推导提出五点改进。同时,结合1、2中的研究成果构建了适用于建筑群高度非均一准二维大气动力城市冠层模式（UDC-nu）。实验验证该模型基本可靠,计算结果准确度较高。UDC-nu可用于高度非均一建筑群风、热环境的动态模拟计算,为后续4中的研究提供前提。4.应用3中建立的UDC-nu模型,通过单因素实验及多因素正交试验,研究了不同气象条件下建筑高度、建筑密度、建筑高度离散度等因素改变对城市住区风、热环境以及人体舒适性的影响。通过极差分析与方差分析,分别给出了以提高住区自然通风能力为目的和以提高住区行人舒适度为目的时的最优方案,有针对性地给出了改善城市住区室外风、热环境的策略。