深凹露天矿流场与污染物散布的模拟研究

利用高阶矩湍流闭合方案建立了一个三维非静力高分辨率ＰＢＬ数值模式，并用此模式模拟了中性层结条件下一个深凹露天矿区实际地形的流场结构与湍流特性，分析并揭示露天矿自然通风特性，为进一步研究露天矿污染扩散规律提供背景流场。数值模拟的一些结果与同样试验条件下的风洞试验结果吻合甚好。     

水雾扩散及其对环境影响的模拟研究

利用三维有量方程闭合大气界层模式攻随机游动模式组成一个大气扩散实用模拟系统，模式考虑了测流夹卷，雾漳蒸发，重方学降等物理过程，模拟研究了水电站泄洪产生的水雾的扩散及其对环境相对湿度的影响，模拟结果表明，中性层结条件下，国扩散距离为２５８ｍ，水雾最远影响距离为１ｋｍ左右，使环境相对温度增加１％～３％，大气稳定度对水雾扩散有很大的影响，不稳定情况下，水雾扩散和影响范围较小；但因国蒸发量大，国扩散和影响     

建筑物尾流区气流与污染物扩散的数值计算

采用了细网格非静力能量闭合边界层模式和随机游动模拟方法建立了一套分析建筑物尾流流场和污染物扩散的数值模拟系统．作为应用研究的例子，在对某城市地下交通隧道排废气的风井塔尾流区流场和浓度场进行风洞流体物理实验的基础上，利用所建的模拟系统对风井塔尾流区气流和污染物扩散特征进行研究．结果表明，所建的模拟系统的模拟结果与风洞试验的结果吻合较好，对一些小尺度带有明显湍流不均匀性的流场和局地空气污染物散布的情况有较好的模拟效果和良好的应用前景．     

城市小区气象与污染扩散数值模式建立的研究

建立了一个城市小区尺度模式。该模式为三维非静力高分辨，取κ-ε湍流闭合方案。除考虑空气动力学作用外，引入了作为城市特征的街区建筑物布局及其高度、朝向和对短波辐射的遮蔽以及不同地表利用类型等特征影响，用强迫-恢复法计算地面温度，同时加入了污染物平流扩散方程。模式经专门布置的实测资料验证并用其模拟了北京一个小区中的气象条件和污染物扩散特征。结果表明：模式能够较合理的地反映由于建筑物遮蔽造成的温度差异以及不同下垫面上的温度变化；能够较好地模拟实际气象条件下的气象要素场特征和不同建筑物布局和土地利用类型的气象要素场特征，风场与观测比较一致；NOx浓度的模拟基本上反映了小区整体污染物浓度的变化趋势和特征，与观测值有一定的可比性；模式对不同城市小区可有良好的模拟能力。     

考虑雾的微物理特征条件下的水雾扩散数值模拟研究

由于雾滴谱的不易获得，传统的水雾扩散研究一般不考虑其滴谱特征，而将其雾滴粒径作为常数处理。为此，引入实测的雾滴谱资料，考虑水雾在流专程 的扩散，蒸发及相变潜热对流场的反馈机制，利用三维非线性PLB方程组，采用工程上实用的湍流[E-ε]闭合方案，建立了一个高分辨率的PBL模式来模拟不同层结下，水电站泄洪产生的水务的扩散及共对环境湿度的影响，模拟结果表明，引入雾滴谱后的水雾扩散范围和相对湿度改变范围与不考虑雾滴谱条件下的相比，与日俱增接近实测，符合甚好。     

内陆丘陵河谷地区小风条件下的大气扩散模拟研究

针对湖南中部丘陵河谷地区的气象特点,开展了小风条件下大气扩散的数值模拟研究,并与示踪实验结果进行比较.模拟采用美国EPA推荐的非稳态拉格朗日高斯烟团模式CALPUFF,以加密的地面气象观测资料、边界层垂直廓线观测资料和铁塔多层湍流观测资料作为模拟气象场的输入.中等风速和小风条件下的模拟结果表明:模式对地表类型及资料的分...     

山区盆地大气湍流特征与污染扩散的数值试验

运用三维非表在气动力学数值模式，模拟了稳定、中性和不稳定３种层结下山区盆地的大气湍流和污染扩散特区通过模拟认为，在山区复杂地形条件下，由风切变引起的机械湍流是湍流动运动的主要形式之一，它主受风速的影响，同时，在非中性层结下，热力湍也是充运动的主要形式之一，由于地形复杂和层荮变化，使得污染扩散与平原地区有较大差异，在稳定层结条件下可以产生高浓度的污染。     

建筑扰动条件下大气流动与扩散的CFD模拟

用FLUENT模式对中性大气、单个建筑的气流扰动情况进行模拟,并以风洞试验数据检验模拟效果;将模拟方法应用于类似城市建筑阵列条件的大气污染扩散问题,并且与现场示踪试验比较. 结果表明:FLUENT对建筑扰动条件的平均风场模拟效果良好,FAC2(模拟值与试验值之比在0.5~2之间的比例)在水平与垂直风速下分别达到77.9%与61.0%;对湍流特征量的模拟偏差稍大,K(湍流动能)虽总体偏小,但FAC2仍达到了54.6%. 选择湍流闭合的标准K-ε(ε为湍流动能耗散率)方案、重整化群K-ε方案和雷诺应力模型方案对结果的影响均不大. 采用FLUENT模拟了类似城市街区建筑阵列条件的大气扩散个例, 模拟结果反映了建筑扰动导致的扩散烟流轴线相对于平均风向的非常规偏移,并且扩散浓度与示踪试验结果相符较好,下风向32与63m处的侧向模拟浓度峰值的相对误差分别为72.5%与36.9%. 相比于高斯模式ISC3,FLUENT对复杂建筑阵列条件的扩散模拟结果更符合实际,如污染物向上风向扩散以及在建筑物周围堆积与绕流的现象. FLUENT扩散模拟还显示:近源处相邻建筑街道峡谷中的最大浓度沿下风向“阶跃”式减小,排放源所在街道峡谷中的最大浓度可比相邻街谷中的高几倍甚至1个数量级以上.      

复杂地形上流场和浓度场的数值模拟应用于环境空气影响评价

利用数值积分方法求解复杂地形上三维大气热力－－动力学方程组以及扩散方程，模拟复杂地形上的流场和污染物浓度场情况，并与现场污染物和污染气象测试结果比较分析，模式计算结果与观测结果基本相符。将该模式应用于扩建工程环境空气影响评价，使评价结果更趋合理，准确，该模式能够反映复杂地形上不同大气稳定度下的污染物输送，扩散规律，因此可作为解决复杂地形上空气污染物扩散的实用方法。     

城市街区交通空气污染模拟研究

随着经济增长和城市发展 ,汽车排放已经成为我国一些大城市空气污染的主要来源。本文在分析城市街道流场和湍流场特征的基础上 ,改进了丹麦开发的OSPM街道峡谷汽车污染扩散模式 ,并开发出城市交通路口汽车污染扩散模式 ,建立了适合我国车辆特征的汽车源排放模式 ,为准确模拟我国城市交通导致的空气污染 ,从而进行有效的控制决策 ,提供了科学的方法手段。本文定量给出了由于涡流导致的峡谷流场和湍流场的特点 ,以及因交通引起的湍流的变化规律。用K ε流体动力学模型 ,计算了二维街道峡谷流场和湍流场结果 ,与实际测量数据有较好的一致性。由丹麦开发的OSPM街道峡谷汽车污染扩散模式 ,经过模式中街道底部风速系数的修改 ,可以较好地模拟北京街道汽车污染的扩散规律。在OSPM模式的基础上 ,本文研究开发了一个简单的模拟城市街道十字路口汽车污染扩散的模式 -OSIPM。经实测数据验证 ,该模式可以较准确地模拟十字路口的污染扩散规律。MOBILE汽车源排放因子模式计算获得的北京市排放因子 ,与根据实测污染浓度用OSPM扩散模式反算出的结果相比 ,发现模式计算结果比实际值约高出30 %。本研究的主要成果包括 :(1)定量给出了由于涡流导致的峡谷流场和湍流场的特点 ,以及因交通引起的湍流的变化规律。(2)用K ε流体     

A meso-scale plume dispersion model. Preliminary evaluation in a heterogeneous area

A plume dispersion model for meso-γ-scale applications is developed. The model is formulated with the aim to study plume spreading in moderately complex terrain. An eddy diffusivity analogue is used in order to facilitate future inclusion of chemical transformations. The full diffusivity tensor, obtained from a second-order closure turbulence model, is used to described the dispersion process. The model is driven with simulated meteorological fields, obtained by means of a second-order turbulence closure model. An initial model evaluation has been undertaken using model predictions for an area featuring horizontally inhomogeneous dispersion conditions. Comparison with measurements, as well as with predictions of several other model types for distances out to 40 km, shows that the model is able to describe realistically plume widths and concentration in areas with strongly varying dispersion conditions. Non-negligible errors in plume position were however found for all models compared.     

Random walk modeling of wake dispersion for the exhaust tower of an underground tunnel in urban area

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｏｍｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｇａｓ，ｓｕｃｈａｓａｎｅｘｈａｕｓｔｔｏｗｅｒｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｔｕｎｎｅｌ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅｓｅｔｕｐｉｎｕｒｂａｎａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｌｅｘａｒｅａｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｆｌｏｗａｎｄｔｈｅｒｅｂｙｏｎｔｈｅｌｏｃａｌｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔ…     

一个适用于中距离范围的湍流扩散型

从最简单的二阶闭合假设导出的物质连续方程出发。用近几年来整个行星边界层(PBL)的实测平均风,湍流统计量和拉氏时间尺度随高度和稳定度变化的新结果。对定常的三维方程作数值解,得到一适用于中距离范围的湍流扩散型。该扩散型由纯湍流,地面有效粗糙度,风向切变以及气象参数垂直切变引起的σy随高度和σx随横风方向变化等四个因子组成。在10—100km范围内,扩散型与实测资料和现有的理论扩散型有相当好的一致性。本文的结果无论对PBL内扩散本质的认识还是中距离范围污染模式的建立均有益处。     

海岸线熏烟扩散模式中岸距与烟囱有效高度关系的研究

在海岸线熏烟扩散模式中,Lc、He与hf的值及其相互关系是决定海岸线熏烟是否发生及其严重程度的主要参数.任意处的hf是由自然状况决定的,而Le和He的值是由人为确定的.本文在深入分析海岸线熏烟的发生原理、过程及模式的基础上,确定了在其他条件相同时,不同Le处,Cfm所对应的He的值,以及Le与He之间的关系式及其危险值,为沿海或沿大型湖泊等水体附近的工业项目的Lc及He的选取及合理性检验提供了依据.     

深圳地区海岸复杂地形下大气输送与扩散模拟

利用边界层预报模式提供的非定常的风场和湍流场，采用实用的考虑风切变的烟团模式模拟了海岸复杂地形下高架点源排放ＳＯ２的地面浓度变化特征。联接模式细致地考虑了地面反射，混合层穿透和反射。结果反映了风场湍流场的非均匀非定常对浓度分布有较大影响。     

小风条件下大气扩散模式发展回顾研究

由于小风对污染事件的潜在影响,以及与中等风速和大风条件相比边界层结构、湍流和扩散的特殊性,常规的稳态高斯烟流模式在这种条件下具有局限性,建立适用于小风条件的大气扩散模式具有重要的理论和实际意义。本文回顾了近年来小风条件下大气扩散模式的建立和发展,从较简单的解析模式到复杂的数值模式,并对不同模式的参数化方案、与示踪物实验的比较结果、适用性和不足之处进行了总结。综合考虑不同模式的优劣,在应用方面有利于根据实际情况选择合适的模式,在模式开发方面,有助于建立更加完备的大气扩散模式。     

烟羽在夜间雾天状况下的扩散数值研究

用夜间雾的数值模式研究了高架源在雾形成前后的扩散特征。模拟结果表明，雾的出现影响了大气近地层结，使原来很稳定的大气变成不稳定大气，但雾顶以上仍是逆温状态，这样导致雾顶附近的高浓度污染物向地面输送加剧，造成地面污染。这种情况非常类似于日出后出现的地面熏烟。研究结果从大气扩散方面解释了近年来在雾天临测中发现的地面高浓度污染现象，说明雾天是造成地面严重污染的重要天气之一。     

A Lagrangian particle model of fumigation by breakdown of the nocturnal inversion

Several fumigation modelling studies are reviewed and an approach involving a coupled mesoscale grid point model and a Lagrangian particle dispersion model is chosen for further study. A number of particle model formulations are evaluated for their ability to maintain a well-mixed profile under steady-state convective conditions. The importance of using a formulation of the Langevin equation which is compatible with the specified turbulence parameterization is emphasised. Other considerations such as the form of the parameterizations and the magnitude of the timestep must also be taken into account.For prediction of hourly-averaged surface concentrations under fumigation conditions, it is found that a simple homogeneous turbulence formulation is equally effective as more sophisticated parameterizations involving inhomogeneity and skewness. Such a particle model, in conjunction with a mesoscale model for predicting the growth of the mixed layer, is able to reproduce well the results of the Deardorff and Willis (1982, Atmospheric Environment16, 1159–1170) laboratory experiments on fumigation.