高层小区为什么风这么毒？小心你身边的文丘里效应

1、新闻背景

7月6日晚，湖北黄冈遭遇强对流天气，造成部分路段树木折断、社区出现人员伤亡、车辆损坏、店铺受损等灾情。根据媒体报道，一名居住在12楼的高层住户，竟在大风中意外从室内被卷出，坠落后身受重伤。现场照片显示，多个住户的阳台窗户被整扇吹落，楼体周边一片狼藉。这样的画面也提醒我们：极端大风之下，高层住宅并不只是“风大一点”，某些位置甚至可能形成足以致险的局部强风环境。

现场照片

看到这里，除了灾害本身带来的震撼，你有没有想过一个问题：风明明是从室外吹向室内的，按直觉来说，阳台玻璃承受的也应该是“往里推”的力。可为什么最后不是窗户朝里倒下，反而是屋里的人被“吸”到了外面？

2、文丘里效应

文丘里是意大利物理学家（Giovanni Battista Venturi），18世纪末，他在研究流体在收缩管道内的运动特征时，发现了这个现象，后人就以他的名字来命名。

文丘里效应

简单来说，当流体通过狭窄的通道时，流速会变快，而压强会降低，这种现象就叫文丘里效应。人们正是利用这一点来测量流速。就像上图所示，只要测出管道宽口和窄口两处的压强，就可以计算出流体经过窄口时到底有多快。

伯努利原理

文丘里效应是“看到的结果”，伯努利原理是“解释这个结果的理论基础”。伯努利原理指出，在理想流体稳定流动的情况下，流体的动能、势能和压强能之间会相互转化。说得更直白一点，就是流体流得越快，留给压强的那部分“能量”就越少，因此静压会降低。也正因为如此，当流体被迫进入更窄的区域时，为了维持连续流动，速度升高，压强下降，于是就出现了我们所说的文丘里效应。

3、穿堂风的威力

很多人都有这样的经验：空旷处只是微风习习，可一走进楼与楼之间，风力却陡然增强。古人说‘有风飒然而至’，放到今天的城市空间里，这种被建筑通道放大的风，正是我们常说的穿堂风。

穿堂风的背后，其实正是文丘里效应的典型体现，也可以说是伯努利原理在现实生活中的一次直观上演。原本看似平常的气流，在穿过楼与楼之间的狭窄空间时，会因为通道变窄而被迫加速。风速一旦升高，局部压强就会随之下降，于是原本温和的风，到了这些位置，往往会突然变得又急又猛，这就是穿堂风之所以让人感觉“风一下子大了很多”的根本原因。

穿堂风

从现象上看，穿堂风只是风变强了；但从物理上看，它并不是风“凭空变大”，而是建筑空间改变了气流的分布方式。空气为了在更短时间内通过更窄的区域，只能提高流速，而流速升高又会带来压强下降，这正符合伯努利原理的基本规律。也正因为如此，穿堂风并不只是让人觉得凉快那么简单，在极端天气下，它甚至可能放大局部风力，对门窗、阳台边缘以及人员安全造成额外风险。

4、高层窗户的受力

穿堂风整体上是沿着墙面向前掠过的，但这并不意味着墙面本身不受力。事实上，气流在高速经过建筑表面时，仍然会对墙面和窗户产生明显作用。对于高层阳台窗户来说，整面窗户所承受的风力大致可以分为两类：一类是顺着窗面滑过的力，也就是切向力；另一类是正对窗面的挤压或拉拽作用，也就是法向力。无论哪种，实际上都不是把玻璃吸走的力。

窗户的受力

真正把玻璃吸走的，往往不是一股稳定、平滑的风，而是高速、紊乱、不断波动的湍流。很多人会把风想象成一层一层整齐向前滑过去，但现实里的强风，尤其是在高层外立面、楼角、阳台边缘和狭窄楼缝附近，通常并没有那么“老实”。气流在这些位置会不断分离、翻卷、碰撞，形成一个个方向混乱、强弱不均的旋涡，这就是典型的湍流状态。

层流与湍流

这里就要区分两个概念：层流和湍流。所谓层流，就是流体像很多彼此平行的薄层一样，比较平稳、规则地向前流动，层与层之间很少发生剧烈混合；而湍流则恰恰相反，它的流动充满了扰动、旋涡和随机波动，流体内部会发生强烈掺混，速度和压力都在快速变化。打个比方，层流像一队安静、整齐前进的人，湍流则像一群人在狭窄出口处互相挤压、推搡、变向，场面会突然混乱起来。

高层建筑外侧的大风，尤其是在穿堂风、楼角风和狭缝加速区，往往更接近后者。也就是说，真正危险的地方，不只是风“更大”，而是风又快、又乱、还在不停跳动。一旦气流进入湍流状态，窗户表面的压强就不再是均匀稳定的，而会出现一阵一阵的脉动变化：某一瞬间这里压力骤降，下一瞬间那里又被涡流掠过。对玻璃和窗框来说，这种反复波动的载荷，往往比单纯稳定的大风更危险，因为它更容易让结构在薄弱点先松动、再失稳，最终整扇被掀飞。

5、室内的气流

窗户被掀飞之后，原本相对封闭的室内空间，瞬间就和外部高速气流连成了一体。此时，风不再只是从窗外“拍打”建筑表面，而是会顺着这个突然打开的缺口猛灌进来，或者在窗外形成高速掠流，把室内空气一并卷带出去。整个房间里的气流路径，会在极短时间内被重新组织。

最直接的变化，就是靠近窗口的位置先形成一个高速气流区。窗边空气被迅速抽走或裹挟后，室内其他位置的空气就会立刻补上来。于是，客厅、走廊、卧室，甚至门缝附近的空气，都会开始朝着开口方向流动。如果房门、过道、厨房门或者另一侧窗户也是开着的，那么气流还会进一步贯通，形成一条从房间深处到破损窗口的“室内风道”。这时候，风在室内就不再是轻微流动，而更像一股有明确方向的急流，顺着通道把窗帘、杂物，甚至靠近窗边的人一起往前带。

室内气流通道

而且这种流动往往不是平稳推进的。因为室内有墙角、家具、门框这些障碍物，气流会不断拐弯、收缩、分离，形成很多小范围的旋涡和回流区。也就是说，室内风并不是“一整股直冲过去”，而是会一边整体朝破口流动，一边在局部打转、翻卷、加速。人在这种环境里，会感觉风向忽左忽右、身体被突然一拽，这种失稳感，正是危险真正开始放大的时候。

6、总结

强对流天气下，高层住宅之所以危险，不仅仅是因为“风很大”，更是因为建筑之间、阳台开口、走廊和窗边这些空间，会改变气流的速度和压强分布。风在狭窄区域被加速，形成穿堂风，这背后体现的是文丘里效应，而其理论基础则是伯努利原理。

更危险的是，真正作用在窗户和人身上的，并不是一股平稳的风，而是高速、紊乱、不断波动的湍流。窗户一旦被破坏，室内外的气流通道会瞬间打通，整个房间的空气都会朝破口方向快速补流，形成“室内风道”。在这种情况下，局部压差、涡流和回流会迅速放大风险，最终造成窗户被掀飞、人员被裹挟失稳等严重后果。