基于Monte-Carlo方法的长输管道气体扩散模拟研究

目前气体扩散模拟研究多采用流体力学的计算方法,分析气体扩散过程中的动力学特性.有限体积、有限元等方法都需要对事故区域整体进行网格划分,计算过程效率无法满足长输管道事故应急跨区域、多气象以及复杂地形的要求.Monte-Carlo方法利用RAMS预测的平均风场,模拟有限气体粒子在风场中的随机行走特性,有效地弥补了计算效率与网格精度冲突所导致的模拟性能下降的缺点.通过HAVEGE方法收集计算的硬件信息熵形成随机源,修正了以往伪随机数问题,增强了Monte-Carlo方法的计算精度.结果表明Monte-Carlo气体扩散模拟研究方法满足了长输管道事故灾害应急决策的需要.     

基于多孔环形喷嘴的可燃爆粉尘分散特征的密度效应研究*

为了研究不同密度的可燃爆粉尘在内置多孔环形喷嘴的20 L爆炸特性测试装置中的分散特征,基于负载粒子流方法、耦合DPM动量平衡方程和时间平均 Navier Stokes控制方程组,实现3种不同密度的煤粉、铝粉和锆粉在20 L爆炸测试装置中粉尘分散全过程的数值模拟。研究结果表明:多孔环形喷嘴的分散较为均匀,但是约束管道末端存在局部粉尘残留区,致使爆炸仓内真实粉尘浓度远低于形式浓度;爆炸仓中心位置的最大湍动能随着粉尘密度的增加而减小,只有显著地变化粉尘密度才能展示区分度较高的浓度峰值和抵达浓度峰值的时间。     

城市街区大气流动与汽车尾气扩散的三维数值模拟

道路交通已成为现代城市的主要污染源，利用数学模型预测汽车排放污染物对大气环境的影响成为主要手段。针对一个典型城市街区的大气流动和汽车排放物扩散问题进行三维数值模拟分析，揭示了污染物在不同高度建筑物。不同宽度街道和十字道路所组成的街区峡谷内外的大气流动和污染物迁移扩散特征，同时反映了街道走向的影响。研究表明：由于受街道布局和大气边界层的影响，污染物主要集中在街区峡谷内（特别是近地面附近)难以扩散，易造成局部高浓度污染；由于流场的非均匀性和三维特征，污染物浓度呈现非均匀扩散特性。     

城市道路机动车尾气污染物扩散模型研究概况

介绍了国外几个主要城市道路机动车尾气污染物扩散模型,以及模型的分类、特点和发展过程。同时,简要介绍了国内学者利用主要扩散模型对于城市道路机动车污染物的研究。     

基于车流和大气污染物浓度同步增量的机动车平均排放因子估算方法

机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源并受到了高度关注.机动车排放因子是反映机动车排放状况的最基本参数,但实测排放因子代价较高、代表范围有限,基于国外排放模式估算的排放因子又与我国的实际排放状况存在一定差距.本研究首先基于早高峰时段车流量和道路附近大气污染物浓度呈近线性增加、气象条件和背景污染物浓度相对稳定的特征,将时段内污染物浓度的增加主要归因为车流的增加,从而建立车流和污染物浓度增量之间的关系;然后采用无限线源高斯扩散模式,反推道路实际行驶机动车的平均排放因子.以北京市一条主干道为例,利用早高峰车流量、污染物浓度、气象观测数据,进行了实例研究,并将研究结果同COPERT4排放模型的预测结果进行了对比.本研究和COPERT4排放模型预测的8月一氧化碳平均排放因子分别为2.0 g·km-1和1.2 g·km-1,12月分别为5.5 g·km-1和5.2 g·km-1.结果表明,本方法估算的机动车排放因子在数值大小及季节变化上均与COPERT4排放模型较为接近.所提方法通过消除背景浓度的干扰,为实时获取车队实际排放因子提供了一种新思路.     

天津市纪庄子污水处理厂恶臭气体排放研究

2011年,在天津市纪庄子污水处理厂内采集空气样品,并对其中恶臭气体的浓度、扩散模式、影响范围及污水厂内各主要构筑物间相关系数进行了分析研究。结果表明,污水处理厂格栅处恶臭气体浓度最高,为4.31 ng/mL,其中95.61%为H2S气体,其他构筑物恶臭气体浓度范围为0.09～0.32 ng/mL,恶臭气体浓度较前处理工艺相比有大幅度减少;各主要构筑物排放的恶臭气体符合高斯气体扩散模式,恶臭影响范围为厂界外100 m以内;格栅处恶臭气体的排放对于厂界处恶臭气体浓度的贡献度最大,为42.68%;格栅、初沉池、脱水机房、二沉池之间的相关度在90%以上。     

有机粘土疏水性吸附过程的分子模拟:烷基碳原子数和有机物logK_(ow)的影响

基于从分子尺度上解析改性剂烷基碳原子数和有机物疏水性对有机粘土吸附能力的影响机制,以从头算的量子化学计算方法(MP2/6-31g(d))模拟了有机粘土在水溶液中的吸附过程.通过计算吸附前后几何构型、能量、化学键和电荷分布等参数的变化,分析了影响有机粘土疏水性吸附的关键因素,并对疏水性吸附作用力的化学本质进行了初步探讨.计算结果表明,烷基碳原子数增加对提高有机物吸附能的作用并不显著,长链烷基提高有机粘土吸附容量的真正原因在于其可提供更多的有机物吸附位.有机物的疏水性(以正辛醇-水分配系数logKow表征)是影响疏水性吸附过程的关键因子,水分子的引力作用对疏水性吸附具有决定性影响,理论上解释了普遍存在的有机物吸附量与logKow呈正相关的实验现象.疏水性吸附力的作用前提是有机物为疏水性,即当水分子的引力作用较弱时疏水性作用力才可以表现出来;而对于亲水性有机物,疏水性吸附力会被水分子的引力所抵消,吸附强度减弱.模拟红外光谱和电荷分布结果表明,吸附前后无化学键断裂和电子得失的发生,只有原子电荷密度的微小变化,据此推测疏水性吸附力以分子间弱相互作用力——London色散力为主.     

利用风场资料研究中距离大气扩散规律

本文提出了一个利用气象观测网取得的测风资料研究中距离大气扩散规律的方法。根据常规的风场观测资料和高空风观测资料,用插值公式计算地面和200m高度的水平轨迹以及水平风纵向分量和横向分量的脉动时间序列,进而用相继两条轨迹的横向距离和风脉动滑动平均法求得各类稳定度下的大气扩散参数。计算结果与同时进行的SF_6示踪实验结果和不同时进行的平衡球双经纬仪定位结果基本符合。     

放射性核素大气扩散数值模拟研究综述

放射性核素大气扩散模式可以模拟放射性核素在不同尺度下的大气输送与扩散,为核电站选址、核事故应急提供科学依据.本文总结了目前广泛用于模拟核素扩散的多种模式,详细比较了各模式对放射性核素的衰变、输送和扩散、干/湿沉降和重力沉降以及辐射剂量等处理方法,总结归纳各个模式模拟的差异性.最后,对放射性核素大气扩散模式发展前景做了展望.对有针对性地提高模式模拟能力以及明确模式的发展方向具有重要的意义.     

基于超低电容特性的微尘在线监测技术研究

为了更有效地测量工业烟尘排放浓度,研究了一种电容特性的微尘在线监测技术,利用电容传感器输出电压来反映粉尘质量。介绍了电容法测量粉尘量的原理、测量系统组成等,研究了粉尘质量与电容传感器输出电压的关系。对5种不同粉尘的测量结果进行分析表明,粉尘质量与电容传感器输出电压之间存在着一定的比例关系,其相关系数高达0.99。同时进行了微尘在线测量的研究,并采用电容特性曲线对测量系统进行了标定,从而验证了电容法在线微尘监测的可行性。