城市街区污染散布的数值模拟与风洞实验的比较分析

将专门设计的一项中性层结条件下风洞的污染物浓度测量实验，与已建城市小区尺度模式在相同条件下的污染扩散模拟结果进行了比较分析．分析了该模式流场模拟的有效性．结果表明：总体上，数值模拟与风洞实验结果符合较好；进一步分析发现，数值模拟结果中建筑物背风侧空腔区湍涡的中心比风洞实验结果略高，空腔区的范围比风洞实验所示范围大，建筑物迎风侧位移区比风洞实验所示小．此差异可能是由两者边界条件的不同引起的．     

建筑物影响下大气污染物扩散数值模拟方法的比较

利用计算流体力学软件Fluent6.3.26提供的大涡模式和国标推荐的AERMOD模式分别对方形建筑物影响下的大气污染物扩散进行了模拟,通过与风洞实验结果的比较,对各模式的模拟能力进行了评价.结果表明,大涡模式对污染物散布特征的模拟与风洞实验结果基本一致,对建筑物顶部、空腔区和尾流区等区域污染物浓度分布的模拟效果均处于可接受水平;AERMOD模式模拟结果与风洞试验结果偏离较远,尤其是对空腔区污染物散布的模拟能力较差,误差较大.与大涡模式Y/H =0平面流场模拟结果对比(H为建筑物高度),AERMOD模式对风场的假设未能客观地反映建筑物附近气流变化的基本特征,是误差的主要来源之一,建议结合大涡模式订正,提高模拟结果的准确性.     

城市大气污染扩散监测模型的理论与试验研究

结合城市大气污染的具体情况 ,在理论分析的基础上 ,通过风洞实验对特定条件下的城市大气污染模型进行了模拟试验研究 ,建立了适合一定条件下城市大气污染物扩散的数学和物理模型 ,在此基础上对试验数据进行了分析和处理 ,得到了特定条件下城市大气污染的一般规律 ,该扩散模式同时还可以应用于城市大气污染物扩散浓度的估算     

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

目的 研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法 理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果 在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论 在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。     

风向变化对城市大气污染的影响及试验分析

针对城市大气污染的复杂多变状况，在理论分析的基础上，通过风洞实验对城市大气污染扩散模型进行了模拟试验研究，建立了适合一定条件下城市大气污染物扩散的数学和物理模型，并对城市大气污染状况的影响因素进行了分析，在得到特定条件下城市大气污染扩散普遍规律的同时，重点讨论了风向变化对城市大气污染的影响，该方法同时还可以应用于城市大气污染物扩散浓度的估算。     

基于走航观测的长江三角洲地区大气污染特征及来源追踪

为了加强对长江三角洲地区大气污染分布特征和输送规律的认识,利用移动车载设备开展了不定期的走航观测,重点研究了2016-2018年冬季灰霾污染和春季光化学污染条件下长江三角洲地区的大气污染特征.结果表明,走航观测期间长江三角洲地区PM_2.5日均浓度为60~122 μg/m³,东部的常州、无锡一带,西部的合肥、芜湖地区,北部蚌埠、滁州一带,南部湖州、杭州地区的PM_2.5浓度较高,比其他地区高出20%~40%.O₃日均浓度水平为9~52 μg/m³,苏州、盐城、宣城与湖州地区浓度相对较高.运用FLEXPART_WRF模式,结合PM_2.5排放清单,分析了走航观测期间长江三角洲地区及沿线城市PM_2.5的潜在来源.结果发现,东风条件下,南通及上海地区为PM_2.5的潜在源区,北风条件下,连云港、盐城等地区贡献较大.运用FLEXPART前向轨迹计算模块,对一次污染个例过程进行了模拟,并利用走航观测结果进行了验证,发现模拟结果与走航观测结果的相关系数达到0.9.可见,长江三角洲地区存在区域性的PM_2.5和O₃污染,走航观测结合轨迹分析是追踪污染气团输送的有效手段.     

粉尘物性及其对大气污染模式研究的影响

本文综述了粉尘在空气中的主要物理性质,并用风洞模拟试试结果证明和分析了物理性对大气污染扩散规律的影响。阐明粉尘物性研究是粉尘污染模式研究的基础内容之一。     

气味指数计在恶臭监测中的应用研究

对气味指数计在恶臭监测中的应用进行了研究,通过与三点比较式臭袋法(GB/T 14675-93)进行实验分析比对,对稳定模拟环境条件下和复杂实际环境条件下的测定结果分别比较,结果表明在不同环境条件下,气味指数计具有不同的准确性和适用性;除此,还对气味指数计的连续监测功能进行了实验研究,结果表明该功能对掌握恶臭气体的排放规律具有很大的应用价值。     

复杂地形机械湍流扩散的粒子随机行走模拟

应用粒子随机行走模拟方法模拟了高架点源在中性情况下在复杂地形上的排放,并将模拟结果与风洞实验进行了比较,二者能较好地吻合。虽然将该方法用于复杂地形大气扩散计算在技术上不存在什么困难,但是在确定模式基本参数等方面,还应该慎重考虑。      

城市中心街道交通隧道废气排放模拟

利用风洞试验、模式预测和现场监测的方法,对某城市中心街道交通隧道汽车废气的扩散特征作了模拟研究。结果表明,环境中汽车尾气污染程度与隧道中汽车行驶工况、车流量、气象条件（温度、风速、风向）等诸多因素有关。随着环境风速减小或环境气温升高,隧道外废气浓度显著增加。隧道出口至离出口90m处的引道范围是污染物高浓度区域,但废气排放对引道两侧离地面较高的匝道影响较小。对模式预测结果和风洞测量结果、现场监测结果作了比较,一致性良好     

不同开发模式下城市雨洪及污染模拟研究进展

近年来,城市化进程的加快加剧了城市洪涝灾害及面源污染问题,建立有效的、适合中国城市发展状况的雨洪及面源污染模拟模型,可为海绵城市规划和建设提供有力支撑。总结了典型城市雨洪及面源污染模型的计算方法,对比了各模型对城市传统开发和低影响开发模式的模拟结果。低影响开发模式较传统开发模式,对城市地表径流水量、水质有较好地调控效果。同时,探讨了各模拟软件的现状和不足。为提高模型的适应性和模拟的准确性,城市雨洪及面源污染模型在模拟计算时需强化具体的量化方法、考虑多种影响因素并对模型模拟结果进行不确定性分析。未来研究的重点应侧重于:从宏观尺度上,研究和开发水文学-水力学、水量-水质耦合模型、提高雨水监测技术、强化3S技术耦合能力;从微观尺度上,耦合土壤孔隙介质变化过程中水流和溶质迁移过程模型。同时,结合低影响开发水文与水质改善情况,模拟过程中可进行经济、环境和社会效益分析,为区域水土环境保护决策提供定量依据。     

城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究

从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/区域同化预报系统、城市小区尺度气象和污染扩散模式以及城市尺度污染扩散模式,对城市小区气象条件与污染扩散进行了精细预报试验,并进一步研究了城市小区尺度气象和污染扩散的精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响.初步建立了城市小区气象条件与污染扩散精细预报方法,即:气象部分由全球到小区逐级单向嵌套、污染部分由小区到城市逐级单向嵌套的方法.预报试验结果表明,这种方法是合理可行的.小区尺度精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响较大,但其模拟效果还有待利用观测资料进一步验证.     

小水滴在风洞气流中的跟随性

目的获得风挡加温除雨系统试验台翼型上喷雾喷头排列方式和风洞实验风速的最优组合,同时获得不同风速下小水滴在风洞沿程的跟随性和风洞出口截面上质量分数及均匀性等理论数据。方法采用数值模拟方法,对风挡加温除雨系统试验台的风洞和喷头部分进行建模仿真,模拟7个翼型上共60个均布喷头在4类不同进口风速、2类喷头喷速下的8种实验过程。结果得到小水滴在风洞不同实验条件下沿程跟随性的变化规律,同时得到风洞出口处小水滴的分布结果。结论风洞风速越小,喷头喷射发散性越好,而小水滴跟随性越差;反之,风洞风速越大,喷头喷射发散性越差,而小水滴跟随性越好。风洞出口小水滴质量分数随风速增大呈现先高后低的规律,而均匀性随风速增大而变好。     

考虑浮升力影响的建筑群内线源污染扩散的大涡模拟

针对浮升力存在的不稳定条件,在Kataoka方法基础上,通过调整阻尼函数来产生大涡模拟所需要的入流湍流条件。之后,应用标准Smagorinsky模型对处于不稳定边界层的建筑群内的线源污染扩散问题进行模拟。计算结果与风洞数据对比表明,在不稳定条件下,使用大涡模拟方法能够较为精准的预测流场变量的平均值及变量的脉动成分。最后,根据计算结果对街道峡谷内的空气流动和污染扩散进行了研究。结果显示:街道峡谷内的空气发生了循环流动,从而形成了一个大的涡系,对峡谷内的污染扩散产生了重要影响。     

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。     

蘑菇渣和畜禽粪便复配蚯蚓堆肥过程中理化指标和酶活性变化研究

针对浮升力存在的不稳定条件,在Kataoka方法基础上,通过调整阻尼函数来产生大涡模拟所需要的入流湍流条件。之后,应用标准Smagorinsky模型对处于不稳定边界层的建筑群内的线源污染扩散问题进行模拟。计算结果与风洞数据对比表明,在不稳定条件下,使用大涡模拟方法能够较为精准的预测流场变量的平均值及变量的脉动成分。最后,根据计算结果对街道峡谷内的空气流动和污染扩散进行了研究。结果显示:街道峡谷内的空气发生了循环流动,从而形成了一个大的涡系,对峡谷内的污染扩散产生了重要影响。     

建筑物结构变化对大气污染影响的试验研究

通过风洞实验对大气污染物扩散特性进行了模拟试验研究,重点讨论了建筑物结构形式变化对周围环境污染浓度的影响,在此基础上对影响污染浓度的各个要素进行了分析与讨论,得到了大气污染物在复杂结构建筑物之间扩散的一般规律。     

环境空气动力学

X169 200100687山区盆地大气湍流特征与污染扩散的数值试验/吴涧(南京大学人飞科学系)…//环境科学学报/中科院生态环境研究中心一2000,20(5)一554-557环图X一9 运用三维非挣力大气动力学数值模式,模拟了稳定、中性和不称定3种层结下山区盆地的大气湍流和污染扩散待征。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运动的主要形式之一,它主要受风速的影响。同时,在非中性层结下,热力湍流也是湍流运动的主要形式之一。由于地形复杂和层结变化,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。…     

烟雾箱与数值模拟研究苯和乙苯的臭氧生成潜势

结合光化学烟雾箱实验与数值模拟研究了苯和乙苯在NO x存在条件下的光氧化臭氧生成潜势.重复实验表明,在乙苯-NO x反应体系中,反应物初始浓度、温度、湿度和光照强度接近的条件下,整个反应过程中臭氧的最大偏差仅为4%,证明了烟雾箱的可重复性较高.在烟雾箱实验的基础上,使用MCM(master chemical mechanism)模拟了苯和乙苯的光氧化O3生成,并将其结果与实验数据进行了比对分析.干燥(≤5%)时MCM对苯和乙苯的模拟结果与实验结果较接近,如在苯-NO x反应体系中,MCM模拟的O3峰值比实验值偏大20%;在湿度为5%~70%时,MCM模拟的乙苯光氧化O3峰值与实验值偏高约(10%~25%).用MCM模拟了太阳光照条件下苯和乙苯的臭氧生成等值线,得到在它们浓度为(10~50)×10-9,NO x在(10~100)×10-9时,苯和乙苯的6 h臭氧贡献值分别为(3.1~33)×10-9和(2.6~122)×10-9,臭氧峰值范围分别是(3.5~54)×10-9和(3.8~164)×10-9.此外,模拟得到苯和乙苯的最大增量反应活性(maximum incremental reactivity,MIR)值分别为0.25/C和0.97/C(每单位碳).该结果与Carter通过SAPRC机制得到的MIR值趋势一致.模拟得到苯和乙苯的最大臭氧反应活性(maximum ozone reactivity,MOR)分别为0.73/C和1.03/C.苯的MOR值远高于Carter使用SAPRC得到的结果,说明根据Carter得到的苯MOR会低估苯的O3潜势.