沈阳地区大气边界层内风随高度变化规律分析

一、引言 研究风的时空变化规律与边界层中大气污染物的扩散与输送,对分析某一地区大气污染状况是必不可少的步骤。 由于大气总是处于湍流运动状态,一般风速越大,则湍流脉动速度也越大,而污染物的湍流交换作用和混合作用也就越强,越有利于污染物的扩散,风速的平流输送作用远大于该方向的湍流作用。     

广州地区典型清洁与污染过程的大气湍流与物质交换特征

利用2004年5月至2005年8月在广州番禺观测的一套陆气相互作用资料,结合污染物浓度资料分析广州地区污染过程与清洁过程的湍流交换特征,重点分析了近地层稳定度、风、湍流能量、物质通量与污染物的关系.分析表明平均风速与平均湍流能量的相关系数高达0.9以上,风速越大湍流能量也越大;污染物浓度与平均风速、湍流能量的相关性较高,其次是与水汽通量,均呈显著的负相关关系.污染过程期间平均风速、湍流能量与水汽通量仅为清洁过程的0.48、0.59、0.51倍,不利于污染物平流与扩散的气象条件降低一半,导致污染物的累积可达3~6倍.污染过程期间污染物之间存在较好的相关,尤其是PM10与NO2之间的相关性较高;而在清洁过程期间,污染物之间的相关性显著下降,PM10与NO2之间的相关性很低.     

2012年-2014年常州市大气污染特征分析研究

利用2012年-2014年常州市大气污染数据、气象观测数据,通过分析污染物浓度的月变化、季节变化,污染物浓度与能见度及各气象要素间的关系,得到以下结论:风对大气污染物具有较好的扩散、稀释作用,风力越大,污染物浓度越低;降水对大气污染物具有较好的冲刷、沉降作用,降水量越大,持续时间越长,污染物浓度越低;气温与污染物浓度直接关系较小,但由于夏季污染物浓度较低,表现为气温越高污染物浓度越低;冬季反之,故从整体上看气温与污染物浓度呈反相关关系;相对湿度对各污染物浓度有一定影响,在适宜的湿度条件下,水汽对污染物有较好的吸附作用,有利于颗粒物等的生成和增长.     

机动车尾流区CO2扩散特征的数值分析

为了研究车辆运动过程中尾流区排放污染物的扩散情况,通过CFD软件FLUENT 6.1.22TM中湍流模型和组分输运方程对单辆货车尾流区内的气流速度、湍流动能和排气管排放的CO2浓度的分布进行了模拟.通过模拟结果与风洞实验的数据对比验证了模拟结果的适用性.分析了车速,排气管出口温度和湍流动能对货车尾流区内CO2扩散过程的影响,结果表明,由于出口直径和流速相对较小,排气管射流对尾流区流场的影响不明显;在排气管出口处CO2的浓度梯度最大,且随着与车尾距离的增加浓度迅速减小;尾流区内CO2在x、y、z3个方向上的浓度变化速度均随车速的增加而增加;且在尾流区内相同位置处.车速越大CO2浓度越低;排气管出口与外部环境温差对污染物扩散的影响仅局限于距离车尾0.75倍车长范围内;湍流动能最大值出现在尾流区内,有利于CO2的稀释和扩散.     

发射燃气扩散过程数值模拟及安全性分析

目的研究发射燃气扩散过程及对附近安全的影响。方法以CFD方法建立发射阵地气体扩散数学模型,空间内的湍流采用RNG k-ε湍流模型,结合FLUENT软件,对某燃气发生器产生的有毒气体的扩散过程进行数值模拟。以氯气为标的物,计算不同风速、地形影响下氯气的扩散过程,分析风速、山地对氯气扩散速度、距离、覆盖范围、浓度变化的影响。结果山顶发射时,风速越大,氯气的扩散速度越快,覆盖范围越广,最大扩散距离为249 m;山底发射时,在相同风速下,氯气的扩散距离、扩散速度均小于山顶发射时,最大扩散距离为221 m。山地对氯气扩散的影响主要是减缓氯气团的运动速度,减小氯气的影响距离,在山地的迎风面与背风面氯气浓度较高。结论不同风速和起伏山地对氯气扩散会产生较大影响,采用该分析方法可以归纳出有毒气体扩散及影响范围的一般规律。     

潜江市空气污染状况及其与气象条件的关系

基于潜江市环境监测站2015-2016年空气污染物(PM_(10)、SO_2、NO_2、CO、O_3、PM_(2.5))浓度与同期气象要素(相对湿度、温度、风速、气压和降水)逐小时资料,分析潜江市空气污染状况及与气象条件的关系。结果表明:潜江市主要污染为PM_(2.5),占总污染日数99.1%。PM2.5污染呈现一定的季节性,冬季春季秋季夏季。5 mm以上降水对PM2.5污染有一定的清除作用,且清除作用随着降雨量的增大而增大。污染日平均气温多集中在15℃以下,气压对PM2.5污染的影响集中在1 000.1~1 020 h Pa之间。PM2.5污染与平均风速呈负相关关系,风速越大越有利于空气中污染物质的稀释扩散。     

河谷型城市风场及污染物扩散的CFD数值仿真

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.      

板式电除尘器多物理场耦合数值分析

为理解电除尘器除尘机理,文章采用Fluent软件对实验室板式电除尘器进行仿真模拟,分析了多场耦合作用下流体流动特性和粉尘运动过程。电场特性考虑了电晕放电过程,并研究了电流体动力学(EHD)流对流场的影响。结果显示:电晕放电后阴极线附近形成电晕区,电势在两电极间形成了一个交联的等势场,阴极线之间电场强度迅速减弱,连线中点处形成一个黑影区,电场强度几乎为零;在低流速下EHD流改变了流体湍流运动,当电场断面风速增加到1 m/s时,EHD流的影响可以忽略;在湍流扩散的影响下,粉尘运动距离增加,湍流剧烈;当电场断面风速越小、粒径越大、施加电压越大时,除尘效率越高,对粒径为6.9μm的粉尘最大捕集效率可以达到99.4%。     

PHAST软件对孔洞泄漏扩散危险区域的分析

运用PHAST软件研究泄漏孔径、风速、泄漏时间和大气稳定度对泄漏扩散面积的影响。结果表明:扩散面积随着泄漏孔径的增大、风速的增大及泄漏时间的增长而增加;大气越稳定,泄漏扩散面积越大。     

沈阳近地面层温度场的结构及对大气污染的影响

<正> 一引言行星边界层中温度的垂直分布,特别是逆温层的高度和强度,在确定空气中污染物的扩散和稀释上起主导作用。众所周知,从污染源排出的污染物对大气的污染程度取决于大气的扩散能力,而影响大气扩散的主要因子是湍流。湍流的结构是受大气的温度层结所制约,通常又把温度的垂直分布即大气稳定度作为衡量污染物质在大气中扩散好     

城市街谷的空气流动与污染物扩散研究-物理模型的发展及数学模拟

本文对关于街谷内空气流动及污染物扩散的研究进行评述.通过街谷物理模型及边界条件的分析.揭示影响街谷内空气流动与污染物扩散的物理因素.为进一步的数值预报模式的研究和数值模拟精度的提高提供思路.本文发现街谷几何结构和变化的背景风速、风向是影响街谷内空气流动与污染物扩散的主要因素.而街谷内大气稳定度和行驶车辆诱导湍流能很大程...     

边界入流风场扰动对模拟城市大气扩散的影响

借助计算流体动力学(CFD)模式Fluent分析中性层结下边界入流风场(即风速和风向)扰动对地面点源释放情景下城市大气扩散过程的影响,其中边界入流条件以风速和湍流动能廓线的形式给出.研究发现CFD模式能够合理刻画实际城市中的特征流型(如涡旋,峡谷效应等),而且模拟的风速、风向和湍流动能均与观测数据吻合较好.敏感性试验结果表明,城区内的流场和湍流以及与之密切相关的污染物空间分布对边界入流风速和风向的扰动十分敏感.而这可能是造成已有研究中浓度模拟值与观测值不一致的主要原因之一.因此,在模拟城市大气扩散过程时应当考虑边界入流风场不确定性对模拟结果的影响.     

小风扩散积分烟团解析模式及实用计算

一、引言随着风速的减小,空气的输送作用降低,大气污染物被堆积在排放源附近,不易被稀释,形成极严重的污染。目前,大气污染物扩散的估算,一般采用高斯模式。该模式忽略了顺风向扩散,一般适用于风速大于2m/s的条件。在风速较小时,则可把一个连续源分解成无穷多个、依时间序列的烟团。各烟团在被顺风输送的同时,作立体的扩散。每一个烟团,都对任意接受点(x,y,z)有所贡献。累加所有烟团的贡献,可得到连续烟团的积分模式: 式中,x轴指向下风向,σ_x、σ_y和σ_z分别为     

银川市2次强沙尘天气气溶胶浓度及传输特征

通过分析银川市2次强沙尘天气过程发展、气溶胶质量浓度变化以及后向轨迹特征,研究沙尘来源和清除效率。结果表明:气溶胶粒径越大、浓度变幅越大;污染物的清除过程中,粒径越大,清除效率越高。冷空气路径不同,风向不同,沙源也不同,有外源输入的沙尘天气过程,即使风速不是很大,也可造成比较强烈的气溶胶浓度的增加;而当地起沙,气溶胶浓度的增加和风速的增大有更好的对应关系。沙尘天气能造成严重的颗粒物空气污染,但合适的风速又有利于气溶胶粒子的扩散,可以起到清除作用。     

不同源排放对世博规划区SO_2浓度贡献数值分析

基于世博园区主要污染源的排污统计分析,运用ADMS-Urban模型对世博园区SO2浓度变化规律进行数值模拟计算,从风向、风速、云盖度及降雨等方面分析对SO2浓度扩散的影响程度,以及分析SO2污染世博规划区空气质量最严重的不利因素。结果发现,对世博规划区SO2浓度贡献最大的为杨树浦发电厂;云量对污染物浓度扩散有一定的抑制作用,云盖度越高,污染物浓度水平越高;降雨对污染物浓度有削减作用,降水量越大,污染物浓度水平越低。结果表明,降雨对污染物浓度的削减作用远大于云量的抑制作用,SO2污染世博规划区空气质量最严重的不利因素为36.8°或190.8°的风向,这两种风向下世博规划区SO2浓度严重超标,相应最低浓度为62μg/m3或108μg/m3,远超过世博规划区空气质量标准值40μg/m3。     

用平衡气球实测上海市区大气湍流扩散参数的初步报告

一、引言大气污染研究中的一个重要课题是研究污染物在大气中的扩散稀释规律。目前,在实际估算污染物浓度分布时,仍广泛采用扩散方程的一种基本解——正态分布函数,以它为出发点,根据排放源和气象条件的具体情况,作相应简化,算出污染物的浓度分布。这样,浓度分布标准差(扩散参数)σ_y、σ_z 就成为最重要的参数。σ_y、σ_z 与气象因素有关,它虽不象温度、压力、风向、风速这些物理量直观和容易     

复杂地形大气污染扩散模式选用研究

在大气环境影响评价中,大气扩散和大气湍流受地形因素的影响较大。在以往的大气环境影响评价中,往往只利用现有的理论模型把实际的情况理想化,公式化导致预测的结果和实际情况有较大偏差。地形越简单,偏差越小;地形越复杂,偏差越大。针对以上情况,从相关的模型入手,主要探讨复杂地形条件下,污染物在大气中的扩散,从而研究复杂地形因素在大气环境影响评价等级判定中的应用。通过分析扩散模型的原理及参数、大气稳定度、扩散参数、复杂地形的处理和建筑物下洗等,得出2008版大气技术导则在原理和技术上,比1993版的大气技术导则的先进性、优越性及在今后环境影响评价工作中应注意的细节。本研究的成果对大气环境影响评价工作将起到极大的促进作用。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

稳定天气形势下京津冀和长三角地区重度污染过程气象成因解析

基于空气质量数据、天气图、常规地面气象观测数据、秒探空资料以及高分辨率的降水数据，剖析了2015年12月19—27日发生在我国东部地区的一次大范围重度污染过程的特征及成因.结果表明，此次污染过程中，我国东部地区主要受到东路冷高压、均压场以及西路冷高压的影响，在东路冷空气及均压场的影响下，BTH（Beijing-Tianjin-Hebei）地区污染物不断累积，西路冷空气影响下污染物浓度开始降低，YRD（Yangtze River Delta）地区在稳定的均压场下污染物不断累积.污染期间，BTH及YRD近地层均有逆温现象发生，且逆温层越厚、强度越大，污染越重.此外，较低的近地面风速、较高的相对湿度，亦不利于污染物的扩散稀释，导致此次重度污染事件的发生和持续.YRD地区在重度污染发生时，有降水现象发生，导致YRD地区PM_2.5浓度呈现波动性变化.     

基于可视化理论的重气泄漏扩散研究

可视化技术是一个新的技术领域,应用可视化技术结合模拟实验平台开展了重质气体泄漏扩散实验。对泄漏源不同间距和泄漏区障碍物工况下多泄漏源同时泄漏时的泄漏扩散过程进行了可视化研究,得到了罐区重气泄漏扩散过程的可视化影像。结果表明:可视化研究较好地展现了罐区重质气体泄漏扩散的全过程;多源泄漏的间距越大,扩散越快,范围越广;泄漏源靠的越近,其中间区域越容易形成重气高浓度区,危害越大;重质气体泄漏扩散至障碍物时,扩散行为会发生变化,在障碍物前后会形成高浓度区,并沿着障碍物壁面慢慢上升直至稀释成中性气体,危险性减小。