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。     

济南市空气质量数值预报研究

在大规模大气环境参数综合野外测试资料的基础上,为在济南市开展大气污染业务预报新近开发了空气质量数值预报模式系统.该系统由污染源模型(SM)、下垫面参数化模型(XDM)、诊断模式(DM)、中尺度-α气象模式(M-αM)、中尺度-β气象模式(M-βM)、行星边界层(PBL)湍流统计量参数化模式(PBLTM)、干湿沉积模式(DWDM)和高分辨化学模式(HRCM)组成.该系统已成功地应用于济南市空气质量数值预报工作,其预报与实测质量浓度之间有很好的一致性,日平均预报准确率可达80%以上.      

我国城市O3污染的数值预报试验研究

为在我国开展城市O₃污染预报,新近发展了一个O₃污染数值预报模式系统.它由物理、生态过程模式(包括污染源模型,下垫面参数化模型,中尺度-α气象模式,中尺度-β气象模式,湍流统计量参数化模式和干湿沉积模式)和高分辨O₃化学模式(HROM)组成.用该系统对重庆、广州和济南市的O₃污染作了24 h实际预报试验,结果表明:预报与实测O₃质量浓度之间有相当好的一致性,API指数平均预报准确率超过85%;城市O₃质量浓度表现出明显的日变化、空间分布的非均匀性和地区差异;NO₂是O₃的一个重要前体污染物,它们之间呈好的负相关.      

沿岸熏烟扩散的中尺度模拟系统

建立了一个沿岸熏扩散的中尺度模拟系统，它由一个二维二阶矩闭合的ＰＢＬ模式和一个随机流动扩散模式组成。初步的模拟和一些数值试验结果表明，随机游动扩散模式与现行的基于高斯扩散公式的熏烟扩散模式比较，其物理模型更为合理；采用二阶矩湍流闭合方案的ＰＢＬ模式能模拟得到合理的热力内边界层（ＴＩＢＬ）结构特征，将二阶矩湍流闭合ＰＢＬ模式模拟所得气象场作为随机游动扩散模式的气象输入，可以较好地预测沿岸地区日间持续     

海岸地区三维风场与污染物输送扩散模式

首先建立了一个复杂地形条件下的中尺度三维边界层预报模式,模拟研究了局地海陆风环流条件下的三维风场。并将其输出直接作为一个三维欧拉数值模式的输入,以模拟沿海地区海陆风演变过程中,空气污染物(SO_2)浓度的时空分布。为更接近实际,还专门建立了一个只需少量常规气象资料输入的背景风诊断模式。较好地完成了这三个模式间的联接。实例模拟计算的结果表明,此联接模式是行之有效的。     

320米塔上测量的湍流统计特征量的初步分析

应用320米塔上第一次获得的垂直风速脉动量的垂直分布资料,根据湍流扩散统计理论并结合半经验近似,讨论由欧拉参数估算边界层下层扩散参数的主要方法,得到了湍流统计特征量K_(?)、σ_w及ε随高度和稳定度变化的经验关系,为北京地区大气扩散规律研究及污染模式的建立提供实验基础.     

长江三角洲地区对流层臭氧的数值模拟研究

将NCAR的中尺度天气预报模式MM5和作者开发的化学模式相耦合,建立了一个中尺度区域空气质量模式.利用该模式选取了2个典型个例研究了长江三角洲地区的区域臭氧化学问题.本研究的目的是利用模式再现并描述长江三角洲地区的大气物理化学过程,结合地面观测资料进一步定量分析控制该地区臭氧浓度的物理和化学因子.通过个例模拟和分析表明,模式基本反应了长江三角洲地区的大气物理化学过程,进一步的因子分析解释了模拟区域内1999 06 18(个例2)臭氧浓度普遍比1999 08 07(个例1)的臭氧浓度高的原因.模拟结果表明天气条件决定的大气动力过程对区域空气质量起着至关重要的作用,这也是个例2区域臭氧浓度普遍偏高的最主要因素之一.分析表明,物理因子(平流输送,垂直湍流输送)的作用和化学因子的作用同样重要.同时还做了模式参数的敏感性实验研究,并对中尺度云雨化学模拟及其对臭氧化学的影响做了初步研究.     

环境空气动力学

X169 200502548 福建惠安沿海中尺度大气流动和扩散特征研究/ 张祯玺(北京大学环境科学系)…∥环境科学研究/中国环科院.-2004,17(6).-5-11 环图X-6 采用拉格朗日随机粒子扩散模式和三维风场诊断模式以及实际气象观测资料,模拟分析了福建惠安核电厂所在沿海地区的大气流动和气载污染物的中尺度扩散情况。结果表明:①该区域低层大气的流动决定于各季盛行风背景、天气系统     

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。…     

中距离垂直扩散参数的一个估算方法

本文按照行星边界层(PBL)内局地湍流特性相似的假设和因此分析原理,应用合适的垂直涡旋扩散系数k的统计形式以及埃克曼螺线的风速廓线,通过数值分析,导出了100km范围内既适用于平坦均匀地形又适用于复杂地形的垂直扩散型。其结果与实测资料有较好的一致性。     

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。     

Numerical study of the effects of Planetary Boundary Layer structure on the pollutant dispersion within built-up areas

The effects of different Planetary Boundary Layer(PBL) structures on pollutant dispersion processes within two idealized street canyon configurations and a realistic urban area were numerically examined by a Computational Fluid Dynamics(CFD) model. The boundary conditions of different PBL structures/conditions were provided by simulations of the Weather Researching and Forecasting model. The simulated results of the idealized 2D and 3D street canyon experiments showed that the increment of PBL instability favored the downward transport of momentum from the upper flow above the roof to the pedestrian level within the street canyon. As a result, the flow and turbulent fields within the street canyon under the more unstable PBL condition are stronger. Therefore, more pollutants within the street canyon would be removed by the stronger advection and turbulent diffusion processes under the unstable PBL condition. On the contrary, more pollutants would be concentrated in the street canyon under the stable PBL condition. In addition, the simulations of the realistic building cluster experiments showed that the density of buildings was a crucial factor determining the dynamic effects of the PBL structure on the flow patterns. The momentum field within a denser building configuration was mostly transported from the upper flow, and was more sensitive to the PBL structures than that of the sparser building configuration. Finally, it was recommended to use the Mellor–Yamada–Nakanishi–Niino(MYNN) PBL scheme, which can explicitly output the needed turbulent variables, to provide the boundary conditions to the CFD simulation.     

Numerical study of the effects of Planetary Boundary Layer structure on the pollutant dispersion within built-up areas

The effects of different Planetary Boundary Layer (PBL) structures on pollutant dispersion processes within two idealized street canyon configurations and a realistic urban area were numerically examined by a Computational Fluid Dynamics (CFD) model. The boundary conditions of different PBL structures/conditions were provided by simulations of the Weather Researching and Forecasting model. The simulated results of the idealized 2D and 3D street canyon experiments showed that the increment of PBL instability favored the downward transport of momentum from the upper flow above the roof to the pedestrian level within the street canyon. As a result, the flow and turbulent fields within the street canyon under the more unstable PBL condition are stronger. Therefore, more pollutants within the street canyon would be removed by the stronger advection and turbulent diffusion processes under the unstable PBL condition. On the contrary, more pollutants would be concentrated in the street canyon under the stable PBL condition. In addition, the simulations of the realistic building cluster experiments showed that the density of buildings was a crucial factor determining the dynamic effects of the PBL structure on the flow patterns. The momentum field within a denser building configuration was mostly transported from the upper flow, and was more sensitive to the PBL structures than that of the sparser building configuration. Finally, it was recommended to use the Mellor–Yamada–Nakanishi–Niino (MYNN) PBL scheme, which can explicitly output the needed turbulent variables, to provide the boundary conditions to the CFD simulation.     

城市大气污染物总量控制最大排放量模型法及其应用

本文建立了城市大气污染物总量控制最大排放量模型．把该模型应用于广东省某市ＳＯ＿２总量控制计算，结果表明。该模型的应用效果是较理想的．为城市大气污染物总量控制提供了一种有效的方法．     

城市空气质量模式及其预测研究

本文通过现场实测和研究,建立了一个适合于平原中等工业城市的空气质量模式体系,利用大量实测资料进行了模式验证,表明模式与实况符合甚好。在此基础上预测了1990年和2000年的大气污染状况,并进行了综合防治对策、环境容量估算等模式应用研究,取得良好效果。为城市经济发展和环境保护的协调调提供了科学依据。     

用二阶闭合理论确定的大气扩散系数的分析

本文分析了作者以前得到的一种扩散系数的某些结果,认为这种扩散系数解释了垂直湍流和风切变的联合作用使水平扩散增大的实验观测结果;建立了与雷诺应力间的函数关系,在简化情况下,与泰勒理论得到的结论类似。在边界层低层,湍流扩散系数与粘性系数是不相等的,有时会有较大差别。     

基于孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果数值模拟

基于计算软件Fluent,选用在低压区引入空化模型中的混合多相流模型,针对孔板和文丘里管复合空化发生器中孔板在文丘里管喉部前部、中间、后部3种结构对水力空化效果的影响进行了数值模拟计算,获得了汽含率、湍动能以及流线速度矢量分布图等数据。结果表明:文丘里管喉部夹载孔板后空化效果显著提高,而且在文丘里管后部流域中发生了二次空化;空化现象大部分发生在孔板小孔和文丘里管后部,且最高汽含率区域发生在孔板末端区域;多孔孔板置于文丘里管喉部后部时空化效果更加明显。