基于元胞自动机的大气扩散模型及GIS可视化

基于对目前常用大气扩散模型以及大气扩散特性的分析,采用通过局部转移规则实现宏观涌现的复杂系统建模工具-元胞自动机来建立时空动态的大气扩散模型。结合MATLAB的矩阵运算能力和GIS的栅格数据处理能力进行模型的实现与可视化。仿真结果表明,所建立的模型不仅能动态模拟大气污染的高斯扩散等常用扩散模式,通过合理的模型参数设定也可动态模拟非常规扩散模式,如模拟时段内风向风速发生多次变化或者模拟区域存在湍流等条件下的扩散过程,得到准确的污染物时空动态分布,可望为大气污染防治提供决策支持。     

建筑物对高架点源大气污染物扩散影响的模拟研究

运用数值方法对城市中高架点源排放大气污染物的扩散规律进行了模拟研究,在计算区域内建立了三维数学模型,并将拉格朗日法描述的颗粒轨道模型耦合到风场。本研究计算了地面风速为3 m/s时的大气流场,并模拟研究了该风场条件下气体污染物的扩散和固体颗粒污染物的运动轨迹。通过分析模拟结果,给出了高架点源中排放的气体污染物的扩散区域和固体颗粒污染物运动轨迹的变化规律。     

基于复杂地形的高斯烟羽模型改进

针对复杂地形条件下化工行业气体泄漏的污染扩散难以预测的问题,基于传统大气扩散的高斯烟羽模型结合空间插值对原有算法进行了改进。以研究区的数字高程模型(DEM)数据为基础,采用C#语言和ArcGIS Engine作为开发工具实现了复杂地形条件下的污染扩散模拟的可视化表达。通过分析不同参数条件下的大气扩散影响,发现地形起伏明显影响地表气体扩散浓度值。相较于传统研究方法,此模拟结果更符合实际大气扩散规律。     

采用数值风洞模型对热电厂烟塔合一大气污染扩散的研究

随着城市的快速建设,城市建筑的高度和体量不断增加,同时大气污染源的排放方式和排放状态也与从前发生了很大的变化,特别是热电厂采用烟塔合一排放方式的出现,对常规应用的稳态远距离以统计学为基础理论的高斯大气预测方法提出了挑战。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模式——德国模式在烟塔合一排放方式的预测上存在着许多关键性问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最高地面浓度等无法给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排放方式的大气污染物扩散情况,采用一种新的大气污染物扩散的预测模式——数值风洞模型进行模拟预测研究,预测结果表明,在烟塔合一排放方式下,大气污染物最高地面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。且在夏季6.0m/s风速下,冷却塔下风向最高地面浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。数值风洞模型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。     

大气污染物扩散模式的应用研究综述

应用大气污染物扩散模式可以模拟不同尺度、气象、地形条件下工业污染物在大气中的输送与扩散特征,为大气监测、城市环境规划和空气质量预报等工作提供科学依据.归纳了目前广泛应用于模拟工业污染物扩散的模式,着重介绍了近年来国内外对这些模式的主要应用研究进展,比较了各模式在应用上的优缺点,并对大气污染物扩散模式的应用研究前景进行了讨论.     

城市街区流场和污染物扩散的数值模拟研究

利用天气预报(WRF)模式提供边界条件和初始条件驱动Fluent模式,模拟了榆中县城市区域的大气流动和污染物扩散。WRF模式在一定误差要求下对研究区域的基本气象要素的模拟准确率均在70%以上,较为准确地模拟气象要素实况,为Fluent模式提供了可靠的初始条件和边界条件;Fluent模式充分刻画了复杂城市下垫面的建筑物对污染物扩散的影响,较好地反映了不同区域污染物浓度差异;通过WRF-Fluent耦合模式的模拟,显示有建筑群存在的城市环境中,流场相对于环境风产生显著改变,进而反映建筑群中污染物的复杂扩散形态。结果表明,WRF-Fluent耦合模式作为一种研究城市建筑密集区域的大气流动状态和污染物扩散过程的方法是可行的。     

冬季沈阳市典型源排放PM_(10)浓度分布模拟分析

选取沈阳市7个典型的大气污染源2006年12月~2007年2月的PM10排放浓度资料,利用CALPUFF对PM10浓度月平均分布做模拟分析。模拟结果分析表明:冬季月平均PM10浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。1月份是沈阳市冬季月平均大气污染最严重的月份,污染物分布主要集中在市区的北部、东部和南部地区,东部地区大气污染最为严重。     

土壤环境下污染物运移问题的数值模拟研究

在土壤环境中,物质传输机制显著影响着污染物的运移,分析污染物运移问题的数值解,可以掌握污染物在土壤中传输的时空规律,具有重要的理论意义和实际意义。以对流扩散传输理论为依据,建立了土壤环境下污染物运移的数学模型,然后基于COMSOL对几种特定初始及边界条件下的对流扩散问题进行数值模拟,计算了稳定连续、指数变化和瞬时释放3种典型污染源排放模型,并对比了模型中的扩散、对流、吸附降解等参数对计算结果的影响,最后对污染物浓度分布的计算结果进行了相关分析和讨论。     

冬季沈阳市典型源排放PM10浓度分布模拟分析

选取沈阳市7个典型的大气污染源2006年12月～2007年2月的PM10排放浓度资料，利用CALPUFF对PM10浓度月平均分布做模拟分析。模拟结果分析表明：冬季月平均PM10浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时，污染物扩散范围大，污染物浓度小；地势不平、风速小时，污染物扩散范围小，污染物浓度大。1月份是沈阳市冬季月平均大气污染最严重的月份，污染物分布主要集中在市区的北部、东部和南部地区，东部地区大气污染最为严重。     

旋风分离器内高速旋转流场的数值计算方法选择

数值计算方法已成为研究旋风分离器内部流场的重要途径。利用计算流体力学方法对旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟研究。分析了不同湍流模型、离散化方式和压力插值方式对旋风分离器内部计算流场的影响,并将所得数值结果与已知的实验数据进行了对比,以期得到最适合的数值模型。结果表明:对于旋风分离器内部复杂流场的流动,运用雷诺应力模型(Low-Re Stress-Omega)能够较好地预测出强制涡中心涡流的运动情况,同时采用SIMPLEC算法、二阶迎风离散化方式和PRESTO压力梯度插补格式能够获得最好的预报结果。