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。     

水葫芦生态型河道水流特性及污染物扩散数值模拟

以水葫芦生态型河道为研究对象,采用数值模拟方法应用二维水动力模型对水葫芦生态型河道的流场进行模拟计算,建立了水葫芦生态型河道水质模型,对河道中污染物质的扩散和降解过程进行模拟,率定了有关参数,求得了浓度场的分布情况,分析了污染物在水体中的迁移规律,取得了较为满意的结果.     

垂荡板水动力的数值模拟

将计算垂荡板的水动力问题简化为二维竖直平板的绕流问题，计算了在各种来流情况下垂荡板的受力，给出了在计算模型下流场后尾涡片的发展图景。与试验结果对比后发现，尽管计算模型和试验时的三维模型差距很大，但只需要调整计算条件，计算结果与试验结果即可较好地吻合。这表明，在类似的情况下对于不同形状的平板，存在可以简化到二维的可能。     

秦皇岛筏式养殖对水动力和污染物输运的影响

随着秦皇岛近海筏式养殖产量增加和养殖规模的扩大,大量养殖网笼的布置改变了近岸海洋动力环境特性.结合筏式养殖物理模型试验和实测资料对水动力和水质数学模型进行率定和验证,运用验证好的数学模型,模拟秦皇岛有无养殖区条件下近岸海域水动力和污染物输运过程,探究筏式养殖区对海域水动力和污染物输运的影响机制.结果表明:养殖区对海域水流有明显的阻碍作用,区内流速明显减小;高密度养殖区较低密度养殖区流速减小幅度大;养殖区阻碍了污染物的输运,对污染输运的影响集中在养殖区内部,且影响程度向外海递减.     

污染物大气扩散数值模拟中伪扩散的控制

用数值模拟的方法预测污染物在大气中的扩散已经被广泛采用,但数值模拟产生的伪扩散一直是影响模拟结果精度的重要因素.为此分析了数值模拟中伪扩散产生的原因,用一阶迎风差分和对流项二次迎风插值格式对一稳态污染物扩散模型进行了计算,并比较了计算结果,得出了有实际意义的结论.     

架空建筑街谷内流动与污染物扩散的数值模拟研究

研究架空建筑设计对街道峡谷内气流流动和污染物扩散规律的影响.考虑了4种不同街谷高宽比(H/W)和3种架空建筑类型,利用经风洞实验验证的CFD数值模型对上述街谷内流动与污染物扩散规律进行模拟研究.结果表明,在无架空街谷中,H/W的增大不利于街谷内污染物扩散.与无架空街谷相比,架空结构显著改善了街谷内的空气质量.两侧建筑架...     

大中尺度大气污染物扩散数值模拟研究进展

应用大气污染物扩散模型模拟大中尺度下大气污染物的扩散和输送特征,为空气质量预报和健康风险评估等工作提供了科学依据。总结了目前广泛应用于模拟大气污染物的模型,以放射性核素为例,详细比较了高斯模式、拉格朗日模式和欧拉模式中应用较广泛的模型对模拟放射性核素的干湿沉降、输送和扩散的性能,展望了未来提高数值模拟精确度的方法和发展趋势,通过人工智能算法提高气象数据的质量以及贝叶斯反演方法提高排放源清单的分辨率,对未来提高模拟精确度具有重要的意义。     

底泥-上覆水界面污染物释放机制的数值模拟

当外源污染受到控制后, 河流与湖泊底泥中的污染物可能会引起上覆水的再次污染. 在上覆水流动不致底泥起动悬浮的条件下, 数值模拟了底泥中污染物在底泥-上覆水界面向上覆水释放的机制. 采用k-ε模型计算了上覆水的湍流流动, 并采用 Darcy 定律描述了多孔介质中的渗流, 这里底泥被看成是各向同性均匀多孔介质; 耦合计算了上覆水和底泥中孔隙水的定常流动, 并基于流场计算结果, 数值计算了非定常溶质迁移扩散过程; 数值研究了平整底泥-上覆水界面以及底泥-上覆水界面为周期性三角状时, 污染物由底泥向上覆水释放的规律. 研究结果表明, 底泥中孔隙水与上覆水的交换是决定底泥中污染物向上覆水释放量的重要因素.     

广州珠江感潮河网水流泥沙数值模拟

 基于EFDC模型,构建了广州珠江河网三维水动力与泥沙数学模型。通过1999年7月和2001年2月典型洪、枯季实例验证,表明模型能够较好地反映广州珠江河网水流及泥沙输运过程。输沙过程模拟结果表明,平洲水道至后航道是悬浮泥沙输移的主要路径;冲淤模拟结果表明,21世纪初期广州珠江河网主要表现为“枯冲洪淤”特点,并且河网呈缓慢淤积趋势,年均速率约为2.0 cm/a。各河段中,南航道、沥滘水道是主要的淤积河段,而沙贝海、前航道上段及新造水道是主要冲刷河段。     

广西近海污染物输运模拟研究

近年来广西近海海域赤潮现象越发频繁,对近海生态环境和海洋渔业产生的负面影响不容忽视。探索赤潮发生的机制,研究其形成机理,是有效监控赤潮和准确预测赤潮的关键。本文利用Finite Volume Coast and Ocean Model (FVCOM)模式构建广西近海水动力模型,使用步长为30 m的细网格计算广西沿海及涠洲岛附近环流,同时利用物质输运模型计算广西近海化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的输运扩散情况。涠洲岛周围海域平均潮差约为2.4 m,最大潮差为4.8 m;平均涨潮时为13.1 h,平均落潮时为8.8 h;涨潮时最大流速为1.02 m/s,涨落潮交替时涠洲岛附近流场相当复杂,岛屿周边常常形成众多小型涡旋。污染物试验结果表明,近海河口排放COD对涠洲岛等离陆地较远的海域影响不大,而来自外海开边界的COD浓度对其作用更为明显;高浓度COD经常在涠洲岛南湾中滞留,COD等值线在涠洲岛处向南弯曲,导致涠洲岛西侧COD浓度比东侧高,而南湾和涠洲岛西北侧正是赤潮频发的地方。上述结果从动力方面表明,涠洲岛附近海域多发性的赤潮和水体富营养化与外海海水输送关系更加密切。     

独墅湖枯水期水动力与水质状况分析

【目的】研究分析独墅湖的水动力和水质状况。【方法】采用现场调查的方法,对独墅湖枯水期多个测点的水动力和水质状况进行取样分析。【结果】独墅湖水面坡降、水流流速和进出湖流量都非常小,不利于污染物质随水流排出。水质方面总磷(TP)、总氮(TN)和化学需氧量(CODMn)等因子含量高的水域溶解氧(DO)含量低而叶绿素a含量高,反之亦然。【结论】受周围河网影响,独墅湖水体中TP和TN含量非常高,已属于富营养化,需要对进出湖污染物和过度养殖的影响进一步研究,为采取相关措施改善独墅湖水质提供参考。     

污水在海湾中污染扩散的数值模拟

用ADI方法模拟了海湾中的潮流场,计算了污水排入海湾时的浓度．结果表明,湾内流场呈往复流状态,与实际流动情况基本一致;湾顶的污水浓度大于湾口污水浓度,浓度值从湾顶向湾口方向逐渐减少;落潮时海内的污水浓度大于涨潮时的污水浓度．     

公交车内飞沫运移的数值模拟

基于计算流体力学数值模拟方法,研究了送风风速0.25～2 m/s及乘客位于车厢前、中、后部时咳嗽产生飞沫的蒸发、沉降和扩散运动.结果表明:飞沫喷出后迅速蒸发;当车厢进风速度小时,大粒径飞沫迅速沉降,小粒径飞沫在空间停留时间长,影响范围大;当进风速度大时,大粒径飞沫在空间停留时间变长,传播更远,小飞沫停留时间变短;综合考...     

螺旋桨粘流水动力特性数值模拟

采用人工伪压缩方法对常规螺旋桨粘流问题进行了数值模拟,获得了螺旋桨推力系数、扭矩系数等水动力性能参数.以DTMBP4119螺旋桨为例,对其计算结果的网格依赖性和湍流模型的适应性问题进行了数值分析.与试验结果对比,计算结果吻合度好,表明数值方法正确,程序准确、可靠,能够对常规螺旋桨进行有效地理论研究、数值预报.     

土壤热湿迁移实验与数值模拟的研究

对蒸发状况下土壤中的热湿迁移进行了实验研究,同时也对相应条件作了数值模拟,所得结果能够相互验证．在此基础上阐述了土壤中热湿迁移的一般规律．