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摘要:为研究河谷型城市地形及其引起的风场和污染物扩散的复杂问题,利用CFD(计算流体力学)方法和复杂地形网格生成技术,建立河谷型城市风场及大气污染分布的数值仿真模型,实现CFD方法在复杂地形空气运动和污染物扩散方面的应用.分别使用LES(large eddy simulation)模型和mixture模型研究兰州市地面风场特征和污染物扩散形态,计算得到的污染物分布结果与实测结果分布一致.结果表明:复杂地形对空气运动的影响很大,如风速因山体屏障作用会呈现带状分布特征,山体后侧易出现弱风区域;同时,风场会密切影响污染物扩散,决定了污染物扩散形态,如幅散能够影响污染物扩散范围及污染水平.而给定西北风条件下,如地面以上10 m、风速为5 m∕s、不受地形阻挡情况下,工业区污染物浓度被稀释10倍,约扩散2.2 km;山体阻挡会抑制污染物纵向扩散,表现在山体阻挡情况下污染物稀释100倍时的扩散长度约为相对平坦区域的1∕3.此外,不同的入口风向会引起空气运动与山体相互作用发生变化,进而会使得地面风速、局部风场存在差异,造成污染物扩散及分布形态差异.研究显示,CFD方法可行,模型可靠,可以用来研究地形对风场和污染物扩散的影响....
摘要:利用计算流体力学(CFD)方法,结合标准k-ε湍流模型、Mixture混合多相流模型和动网格技术,数值仿真了公路隧道内运动汽车的尾气污染扩散,结果与实验测量值吻合较好.表明,在没有其他通风方式的公路隧道内,运动汽车排出的污染物主要分布在近地面;运动汽车后方会形成1条高速风带,对隧道内污染物纵向扩散具有关键作用....
摘要:为研究河谷型城市地形及其引起的风场和污染物扩散的复杂问题,利用CFD(计算流体力学)方法和复杂地形网格生成技术,建立河谷型城市风场及大气污染分布的数值仿真模型,实现CFD方法在复杂地形空气运动和污染物扩散方面的应用.分别使用LES(large eddy simulation)模型和mixture模型研究兰州市地面风场特征和污染物扩散形态,计算得到的污染物分布结果与实测结果分布一致.结果表明:复杂地形对空气运动的影响很大,如风速因山体屏障作用会呈现带状分布特征,山体后侧易出现弱风区域;同时,风场会密切影响污染物扩散,决定了污染物扩散形态,如幅散能够影响污染物扩散范围及污染水平.而给定西北风条件下,如地面以上10 m、风速为5 m s、不受地形阻挡情况下,工业区污染物浓度被稀释10倍,约扩散2.2 km;山体阻挡会抑制污染物纵向扩散,表现在山体阻挡情况下污染物稀释100倍时的扩散长度约为相对平坦区域的1 3.此外,不同的入口风向会引起空气运动与山体相互作用发生变化,进而会使得地面风速、局部风场存在差异,造成污染物扩散及分布形态差异.研究显示,CFD方法可行,模型可靠,可以用来研究地形对风场和污染物扩散的影响....
[硕士论文] 张金贵
环境科学与工程·环境工程 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:河谷型城市复杂地形会显著影响空气污染物扩散,形成独特的污染物扩散过程和污染物分布特点。近年来,随着工业的发展与城市化进程的加快,空气污染愈发严峻,众多学者对河谷型城市空气污染进行了大量研究。然而,这些研究多集中在污染物分布特点,很少有研究论述复杂地形、风场、污染物扩散之间的作用及关系,难以指导河谷型城市的空气污染预报和减排。理论上,计算流体力学(CFD)方法在河谷型城市风场及污染物扩散研究中具有独特优势,但少有学者利用CFD方法进行相关研究。
  本文利用CFD方法进行河谷地形城市风场及污染物扩散数值仿真研究,希望能够较为详细的论述地形、风场与污染物扩散之间的作用及关系,验证 CFD方法在复杂地形河谷城市风场及污染物扩散研究方面的可靠性和有效性,提出河谷型城市空气污染控制注意事项,并为CFD方法应用到河谷型城市空气污染控制、空气污染预报、工业区布局等提供参考。
  首先,绘制复杂地形网格模型。通过对研究区域网格划分,提取每个点的海拔高度,进行坐标化处理,可以得到研究区域数字地形。将研究区域数字地形导入 Gambit软件中,通过编写程序生成软件中用到的 journal文件,利用 journal文件实现Gambit软件中点、线、面的连接,最终得到所需要的复杂地形网格模型。
  其次,确定风场计算边界条件,分析地形、风场之间的作用及关系。使用大涡模型(LES)计算研究区域风场情况,分析地形与风场的关系,给出了兰州市地面典型风场特征,总结了地形与风场之间的作用方式。此外,使用 CFD方法得到了兰州市较为细致的局部强迫风现象,证明 CFD方法可以细致描述河谷型城市地面风场,能够应用在复杂地形河谷城市风场研究。
  最后,注入污染物计算污染物分布,分析地形、风场、污染物之间的作用及关系,结合研究结果提出了河谷型城市工业区布局注意事项。污染物分布使用mixture模型计算,得到仿真结果污染物分布同卫星图片一致,表明方法合理、结果可信。通过对污染物扩散速度、污染物分布形态的对比分析,发现河谷地形城市污染物分布形态受地形影响具有多样性,归纳了地形、风场与污染物扩散之间的作用方式。结合仿真结果提出,河谷型城市工业布局时应注意特殊风场对污染物扩散的影响。这些证明了CFD方法在河谷型城市风场及污染物扩散研究的可靠性及优势,同时本文所用方法对河谷型城市空气污染控制、空气污染预报、工业区布局等均具有参考意义。
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