街道峡谷内机动车排气污染物的扩散规律

通过数值计算的方法分析了城市街道峡谷内机动车排气污染物的扩散特性.对不同风速条件下高宽比为3:1的单车道街道峡谷内的机动车排气污染物的扩散规律进行了研究;讨论了在街道高宽比为3:2的双车道街道峡谷内,污染源的位置及强度对街道内机动车排气污染物分布及扩散的影响.研究工作给出了特定街道峡谷内的机动车排气污染物的分布特征及扩散规律,可以为城市街道峡谷的环境控制提供依据.     

湍流模型和施密特数对街谷内污染扩散模拟的影响

选取不同的湍动施密特数,分别采用标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型对孤立街道峡谷内的气流运动和污染物扩散进行了数值模拟.计算得到的气流速度场和污染物浓度分布表明,标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型预测出极为相似的气流旋涡结构,即在峡谷内生成一个中心大致位于峡谷中央的顺时针大旋涡,并在此大旋涡的作用下污染物往峡谷的背风侧积聚.通过对比分析峡谷迎风面和背风面上的无量纲污染物浓度计算结果与风洞试验数据表明,湍动施密特数的改变并不影响计算空气流场,但改变污染物扩散方程中的湍动扩散率,增大湍动施密特数将减弱污染物的湍动扩散作用,使得峡谷顶部污染物外溢减少,从而导致峡谷内的污染物浓度计算值增大;只要给定合适的计算参数,标准κ-ε模型和realizable κ-ε模型均能预测出峡谷内的污染物扩散分布,标准κ-ε模型合适的湍动施密特数为0.4～0.6,而realizable κ-ε模型则为0.3～0.5;当取湍动施密特数为0.7(Fluent软件系统中的默认值)时,标准κ-ε模型的计算精度高于realizable κ-ε模型的计算精度.     

城市街道峡谷二维空气流场的数值计算

用标准κ-ε模型计算了不同高宽比街道峡谷的内部流场,并将计算结果与风洞试验数据及前人的雷诺应力湍流模型研究结果进行了对比.计算表明:随着高宽比的增加,峡谷内旋涡数增多,易形成独立的稳定的循环气流,污染物会比较难扩散.峡谷内建筑物墙面附近气流垂直速度的曲线上有驻点出现,峡谷达到一定深度后,并开始出现第2个驻点.     

带斜顶建筑物的城市街道峡谷内部气流场数值研究

基于S.R afa ilid is和M.Schatzm ann在风洞中所采用的城市街道峡谷物理模型,数值模拟了6种带有斜顶建筑物的城市街道峡谷内部气流场。模拟结果表明:①建筑物斜顶显著影响峡谷内部的气流场,由于气流绕过斜顶时产生剧烈分离,使得处于背风面的斜顶与处于迎风面的斜顶相比,前者对峡谷内部的气流漩涡结构影响更大;②斜顶建筑物高度与峡谷宽度的比是决定峡谷内部漩涡结构的重要因素,其比值愈大愈易于在峡谷内部生成两个旋转方向相反的漩涡(其中峡谷上部为顺时针漩涡,而下部为逆时针漩涡)。     

不同气象条件小区通风与污染物扩散模拟

利用三维微尺度气象模拟软件ENVI-met,对广州市海珠区中山大学小区冬夏季水平和垂直流场特征以及污染物扩散情况进行了模拟研究,并通过实地观测CO质量浓度进一步检验了模拟结果。研究表明,ENVI-met适用于模拟街区尺度近地面污染物的分布特征,研究区域内存在角隅大风、气流爬坡滑坡及回流等显著特征,由此造成的污染物在不同区域和高度形成高低质量浓度区。当来流与街道峡谷平行时,在风速辐合区形成污染物高值区;当来流与街道峡谷垂直时,存在2种情况:对于独立建筑物和上风向建筑低于下风向建筑的街道,存在与来流反方向风分量,导致街道背风一侧为污染物高值区;而对于上风向建筑物高于下风向建筑物的街道,低层气流方向相同,街道中东部为高污染区。街谷中垂直扩散效率,上风向建筑物低的路段最好,其次为上风向建筑高的路段,独立建筑物的路段最差。研究结果对于城市小区的规划设计布局具有实际借鉴意义。     

街道峡谷内机动车排放污染物的数值模拟

针对典型的平顶和坡顶的城市街道峡谷结构，通过求解二维和三维不可压缩N-S方程、湍流模型方程及对流扩散方程，数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物的对流扩散．结果表明，使用二维和三维数学模型所计算的两边为平顶建筑的街道峡谷内污染物浓度不同；而两边为坡顶和平顶建筑的街道峡谷内的背风面污染物的浓度，在相同的气象条件下，三维数学模型数值模拟结果基本一致。     

城市街道内污染物扩散的数值模拟

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区的空气质量与生态环境急剧恶化.利用CFD数值模拟研究街道峡谷污染物的扩散问题,对比分析了开放街道峡谷和城市街道峡谷污染物的扩散问题,证明了计算域和入流边界处湍动能k和湍动能耗散率ε取值的重要性.计算结果与经典风洞实验符合很好,证实了相同条件下城市街道峡谷的背风墙和迎风墙上的污染物浓度均大于开放街道峡谷的相应值.利用3维建筑群计算实例,指出了寻求建筑群优化布局对减小小区污染的重要性.     

街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟

机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响。基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解。采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响。结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5%,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大。     

应用不同湍流模式预测城市街道峡谷的大气环境

应用标准k-ε模型及其修正模型了城市街道峡谷的大气流动和汽车排放污染物浓度场分布，并与风洞实验结果进行对比，计算结果与实验结果总体上非常一致。在街道峡谷的外围流场，修正模型明显优于标准模型，但在街道峡谷内部的浓度场分布，不同模型在建筑物顶部和地面附近存在明显差别。在地面附近，标准模型与实验结果吻合更好，这反映了由于建筑物或建筑群的存在改变了流动结构，使流动不能充分发展，因而应用不同模型得到的规律性认识与充分发展的流动有所不同。考虑到人的活动主要集中在地面附近，标准k-ε模型仍然值得首选。     

基于健康损失的峡谷型路段环境交通阻抗模型

运用广义阻抗模型的思想构建峡谷型路段的环境交通阻抗模型.首先给出峡谷型路段底部污染物浓度计算方法.忽略环境因素对污染物垂直分布的影响,运用数值拟合方法,对现有实验数据进行一元非线性拟合,得到峡谷型路段污染物浓度垂直分布特性.运用污染物浓度与健康效应的剂量-反应关系(C-R)函数,定量分析城市大气污染物对城市居民健康的影响,并在此基础上运用支付意愿法,对污染物单位排放量造成的健康损失进行货币化;在传统的BPR路段阻抗函数的基础上构造基于健康损失的峡谷型路段广义阻抗模型.以CO作为污染物建立广义阻抗并对其特性进行分析.研究表明:基于健康损失的广义阻抗主要贡献来源于健康损失部分,在当量交通量一定但车型比例不同的条件下,由BPR函数确定的狭义阻抗是定值,但是由于机动车尾气排放因子不同,广义阻抗会随着车型比例变化而变化.     

井巷紊流传质的数学模型及紊流弥散系数

本文根据质量守恒定律、Fick第一扩散定律和Boussinesq假设导出了井巷污染物紊流传质的通用数学模型及纵向(?)散模型。针对井巷各种污染源的不同释放规律给出了九种源函数,从理论上导出了井巷污染物紊流传质过程的紊流(?)散系数,其大小与井巷摩擦阻力系数的平方根、井巷水力半径和断面平均风速成正比,还给出了弥散模型的通解,指出井巷紊流传质的实验研究必须满足Reynolds相似。     

陆源污染物对海州湾环境影响研究

应用沿深平均二维模型模拟海州湾水域的潮流场，分析该水域的潮波运动规律，计算不同风条件下海州湾水域的Lagrange余流场，分析风时对余流的影响，以海州湾顶的临洪口为陆源污染源，用数值方法求解物质扩散方程，分析在不同风条件下湾内污染物平均浓度随的变化，在保证污染物排放总量不变的情况下，对不同排放方式下湾内污染物的平均浓度进行了比较。     

紫坪铺水库三维水质预警系统

研究水库中污染物的运动规律对于加强水库供水水质管理,保障水库供水安全非常重要。针对可溶于水的污染物及油膜污染在水库中的运移情况,选择直接求解三维污染物输运方程来研究水库中污染物的运动规律,并将研究成果应用到实际工程,开发了紫坪铺水库三维水质预警系统,同时提出了该水利枢纽工程应急运行的若干建议。     

基于无网格法的一维水质回溯、预测模拟研究

基于无网格径向基函数配点法,建立恒定水流中的一维污染物浓度回溯和预测数学模型,结合任意时刻的实测污染物浓度空间分布,回溯并预测后期一段时间内的污染浓度分布。模型根据代价函数,并利用交叉验证法构建了不同形式的基函数组合形式,采用枚举法分析形状因子及比例因子等参数的最优取值范围,并与纯扩散及对流-扩散的解析理论值进行了比较。研究结果表明,采用合理的参数值、适当的时空域配点以及观测点数量,该无网格法模型能够准确地回溯并且预测今后的污染物浓度分布特征,为今后水环境工程快速识别污染源、污染物扩散预警提供了一定的参考。     

街谷结构内流场和污染浓度场的数值模拟研究

从三维尺度出发,对6种不同几何尺寸的街谷结构内流场和污染浓度场进行了数值模拟.流场计算模型采用Spalart-Allmaras湍流模型,污染物浓度场采用与流场耦合的对流扩散方程模拟,采用有限元方法离散微分方程.模拟结果表明,街谷结构的几何尺寸对其中流场和污染场的分布有很大的影响.宽度较小,高度较大的街谷结构内流场较复杂,污染物在其中比较不容易扩散.本文对不同街谷结构内流场和污染物浓度场的分布进行了对比分析,对城市规划设计、城市气候以及城市空气质量控制等领域具有重要意义.     

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

 GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10⁵ m²,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。     

城市高架街谷交通污染物的扩散研究综述

随着全球城市化进程的不断深入, 城市高架道路密集出现. 这在一定程度上缓解了城市的交通拥堵, 但也带来了一系列交通污染问题. 通过文献调研, 对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析. 首先, 对城市高架街谷的交通污染特征及其建成环境特征进行梳理; 然后, 从空间尺度(水平和垂直)和时间尺度(宏观和微观), 对城市高架街谷交通污染物的时空分布规律进行归纳; 最后, 总结了交通、建成环境以及微气象环境等因素对交通污染物在高架街谷扩散规律的影响. 通过对城市高架街谷交通污染物的扩散规律进行分析, 以期对未来的相关研究提供参考.     

上海市高架道路污染物浓度分布模式研究

通过对上海市高架道路的车密度和污染物浓度进行实测统计,分析了两者之间的关系．根据分析结果,以车密度为主要变量,建立了高架道路污染物浓度分布模式．其模拟计算结果与实测数据相关性良好,证明该模式可根据车密度的变化预测高架道路的空气污染状况．     

剧烈燃烧型污染事故大气扩散规律的研究

通过黄磷剧烈燃烧事故对土壤污染规律的研究,分析剧烈燃烧型污染事故大气污染物浓度分布趋势,选择复杂地形上三维平流扩散方程数值模式进行计算,并绘制出水平流场和垂直剖面流场以及地面浓度分布图     

长江口南支三维水动力及污染物输送数值模拟

以POM(princetonoceanmodel)模型为基础 ,建立了长江口南支三维水流及污染物质输运数学模型 ,模拟了长江口南支三维流场分布 ,并以上海西区某一排污口为例 ,对产生的污染带进行了数值模拟计算 .该成果对今后河口地区水污染控制具有指导意义