怠速时汽车污染物在排气尾流中扩散特性的数值分析

利用k-ε湍流模型对怠速条件下汽车排气污染物在排气尾流中的扩散特性进行了研究.汽车尾流中CO₂浓度变化规律的模拟计算结果与实测数据具有很好的一致性.数值分析了排气浓度、速度、方向以及侧风强度等对怠速条件下汽车污染物在排气尾流中扩散的影响.研究结果表明,排气出口污染物浓度的变化将改变排气尾流中污染物浓度的大小,但尾流扩散区域的结构基本保持不变;排气速度会直接影响到污染物在尾流下游的穿透距离及显著向上扩散的位置;相对排气浓度和排气速度而言,排气方向对尾流结构及污染物在尾流中的扩散与分布具有更大的影响;侧风对排气尾流的结构同样具有重要的影响,它可以有效地改变汽车排气尾流的扩散方向和污染物的浓度分布.     

建筑间距对大气流动及输移特性影响的模拟研究

采用修正的k-ε湍流模型对不同建筑间距情况下的大气流场、污染物浓度场进行模拟研究。模拟研究结果表明,气流遇到建筑物发生绕流,风速为3m/s的气流在建筑物附近的最大抬升速度达到1.98m/s,气流绕过建筑物后湍动能增强,建筑物后污染物的扩散区域变大;建筑物的布局对气流流动和污染物浓度分布有着很大影响,在不同建筑间距情况下,建筑物尾流区的流场形态有着明显的不同,尾流区内污染物的分布也存在差别。研究结果对认识多个建筑物附近的气流和污染物分布有重要意义。     

街道峡谷型交叉口内气态污染物扩散的数值模拟

对大气边界层内大气湍流和建筑物对道路交叉口处机动车排放气态污染物扩散的影响进行了研究.在计算区域内建立了三维街道峡谷型道路交叉口及其内部机动车排放的模型,并在中性层结条件下,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)稳态κ-ε湍流模型和被动标量的输运方程模拟了模型内外的流场和CO浓度场.结果表明:① 在相同高度条件下,交叉口处与处于下风向的街区内CO浓度明显高于其他街区;②风向对污染物的输运起决定性作用,在不同高度平面内CO浓度最大值均出现在平行风向的街区内;③外部大气湍流的驱动使得垂直风向的街区内产生强烈涡旋,涡旋的输运作用导致相同高度下上风向CO浓度较高;④交叉口处气流的掺混导致气流速度降低,使得平行风向的街区内CO可以向两侧垂直风向的街区内扩散,起到了稀释交叉口处地面附近CO浓度的作用.模拟结果与风洞实验结果符合较好,验证了方法的可靠性.      

T型街谷交叉路口机动车诱导下污染物传播规律

为了探究车辆转弯行驶对于T型街谷交叉路口处空气流动以及污染物扩散的影响,本文建立了该系统中车辆移动下空气流动与污染物传播耦合数学模型,采用计算流体力学方法,揭示T型街谷交叉路口处车辆诱导下的机械湍流特性,并且基于场协同理论量化了车速对污染物扩散的影响.结果表明,在不同速度的转弯过程中,转弯速度增加使得车辆诱导的湍动能也...     

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.      

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．     

机动车行驶过程道路扬尘影响因素试验研究

机动车行驶过程道路扬尘是城区颗粒物污染的主要因素,其贡献率可达30％-50％。城市路面积尘是机动车行驶过程道路扬尘的主要尘源。路面尘受机动车车轮积压作用、机车行驶过程诱导气流、热射流等综合尘化作用的影响,再次扬向空中并扩散,造成空气中颗粒污染物TSP、PM10浓度增高。实验模拟单车行驶,研究道路粉尘负荷、车速、排放源距离对总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）浓度的影响,结果显示：TSP、PM10浓度与机动车行驶速度呈显著正相关;同一车速下与路面粉尘负荷呈对数变化规律;与排放源距离呈负相关。     

汽车排气尾流中微粒分布及其变化特性的研究

根据微粒核化、凝并及凝结模型对汽车排气尾流中微粒分布的变化特性进行了分析.结果表明,微粒的核化增加了排气尾流中超细微粒的数量;微粒的凝并和凝结将改变排气尾流中的微粒分布.在核化、凝并及凝结过程同时存在时,核化对微粒分布的影响相对较小,微粒分布的变化主要受凝并和凝结的作用.在排气管出口处,微粒的核化、凝并及凝结过程比较剧烈,微粒分布变化较大;随着距排气管出口距离的增加,微粒演变逐渐减弱.研究工作可以为汽车排放控制策略的确定以及汽车微粒对人体健康影响的研究提供依据.     

高架桥附近交通状态对PM_(2.5)分布影响的模拟研究

为探讨不同交通状态下机动车排放PM_(2.5)在城市高架桥附近扩散过程及浓度分布的影响,文章采用标准k-ε和拉格朗日离散相方程进行数值模拟,分析交通拥堵和畅通时垂直和平行风向条件下的风场、湍流动能以及浓度场分布特征与变化规律。结果表明:街道峡谷内流线主要受高架桥物理结构和风向的影响。交通状态变化通过影响湍流动能的形式影响污染扩散,畅通状态下车流运动引起较大的湍流动能,影响范围从车流运动区域向外逐渐减弱。交通拥堵状态下PM_(2.5)排放强度大且车流运动引起的湍流动能小,街道峡谷内PM_(2.5)浓度水平整体高于交通畅通状态,不同空间区域内PM_(2.5)浓度变化幅度达5.60%～47.13%。不同交通状态下PM_(2.5)扩散分布受排放强度变化和车流引起湍流动能变化的共同影响。     

风速及泄漏量对无组织排放的苯污染物浓度影响的CFD模拟研究

利用Fluent软件对某化工厂苯污染物的无组织排放在居民区的扩散规律进行了模拟,研究并比较了风速及无组织泄漏量对污染物浓度的影响。研究结果表明：存在伙,当实际泄漏量大于QC时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而减小;当泄漏量小于伙时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而增大。风速较小时,随着敏感点到泄漏源距离的增大,敏感点的污染物浓度有减小趋势;风速较大时。敏感点的苯污染物浓度不仅与敏感点到泄漏源的距离有关,还与污染物的泄漏量有关。在污染物扩散方向的下风向街区内,迎风一侧的污染物浓度高于背风一侧的污染物浓度。     

室内颗粒物的稳态置换流净化机制

对室内颗粒物输运扩散进行了机理上的探讨.用时间空间尺度分析方法,把颗粒物通量分解为宏观平均运动δ尺度的平移滑移,湍流运动的η微尺度的湍流扩散,以及分子运动λ尺度的布朗运动4部分,得到颗粒物通量的系综平均表达式及模式计算表达式,并以此分析总结出提高室内颗粒物净化效率的方法,即低流速及低湍流度梯度.采用数值计算比较了稳态置换流与常规点状上进风上排风形成流场的区别,通过现场实测比较了不同方式安装稳态置换流装置的2个房间的颗粒物数浓度随时间变化,提出并应用剂量加权净化效率对净化效果进行了比较.结果表明,稳态置换流的维持弱正压、线状斜对边进排气口布局、低流速及低湍流度等做法能有效提高净化效率并降低能耗.     

汽车排放超细微粒数浓度及粒径谱特征的实验研究

采用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)结合汽车尾气分析仪对3辆不同型号汽车排放超细颗粒数浓度进行测量,分析了空载情况不同转速下排气管附近超细颗粒数浓度及粒径谱特征.结果表明,在怠速800 r·min-1情况下,汽车排放的颗粒数浓度最低,随着空载转速的增加颗粒数浓度呈增高趋势.尾气颗粒以核模态和爱根核模态为主,峰值粒径集中在10 nm和50 nm.汽车加速过程排放颗粒数浓度有明显的急剧升高过程,在车速稳定后颗粒物浓度趋于稳定.在排气管尾部轴向距离0.4 m范围内颗粒稀释后数浓度衰减迅速,在0.4~1 m范围稀释不明显,均大于背景浓度.空载情况下随发动机转速增加,汽车排放尾气CO、HC和NO浓度呈减少趋势,与颗粒物数浓度排放趋势相反.     

应用模式模拟济南市机动车污染的空间分布

以济南市机动车污染排放实际情况为基础,结合具体的地理、气象等特点,采用ISCST3模式模拟计算了济南市196 km2范围内年均CO 和NOx浓度空间分布,确定出济南市机动车污染较为严重,需要重点控制机动车污染的区域。      

湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。     

自贡市大气颗粒物污染特征及来源解析

利用自贡市大气监测数据、同期气象数据以及颗粒物源解析在线监测资料,对颗粒物污染的特征及成因进行研究.结果表明:颗粒物年均浓度受浮尘天气影响明显,季均浓度呈冬高夏低变化,月均浓度呈"U"字形变化,日均浓度呈双峰型变化;颗粒物与降水、温度、气压、风速存在相关性,与相对湿度无相关性,PM10、CO、NO2、SO2、O3浓度对PM2.5浓度变化影响显著;PM2.5主要成分为元素碳、有机碳、富钾颗粒等,主要来源为机动车尾气、燃煤、工业工艺源等.     

上海市交通干道空气中挥发性有机物冬季污染特征研究

2004年冬季对上海市交通干道附近空气中的挥发性有机物进行了连续6天的监测.采用GC-MS定性检出28种物质,芳香烃和烷烃分别占32%和25%.在检出物中有8种属于美国EPA优先控制的有毒有害物质.GC-FID定量表明,芳香烃中含量最高的是苯系物(BTEX)苯、甲苯、乙苯、二甲苯,其中甲苯浓度最高.苯系物的浓度与一氧化碳和二氧化氮的良好相关性说明苯系物的来源与机动车尾气密切相关,而且都受风速和车流量的影响.