垂向湍流扩散和光耦合对下沉藻增长的影响——基于内陆混浊湖泊(太湖)分析

在假设温度恒定、弱化营养盐限制作用的条件下,利用太湖背景漫射衰减系数、日变化太阳辐射等数据,通过下沉藻生长与水环境相结合的耦合模型,模拟下沉藻增长过程中垂向湍流扩散和光之间的耦合.结果表明：在相对清洁水体中（背景漫射衰减系数小于1.1/m）,下沉藻类无需垂向湍流扩散均可维持增长;混浊水体中（背景漫射衰减系数介于1.1~3.0/m）下沉藻类增长需垂向湍流扩散维持,且最低垂向湍流扩散值随背景漫射衰减系数增大而增大,二者间存在指数函数关系;最低垂向湍流扩散（D）、水深（z）与藻类下沉速度（v）间的佩克莱数应位于0.38~13.89,否则垂向湍流扩散对比其他因素（藻类沉降和光衰减）,对水柱中下沉藻类的增长的作用甚小;当背景漫射衰减系数大于3.0/m,水柱平均光能可能难以满足藻类增长,藻类持续消亡.该研究有助于厘清气候变化背景下水生生态系统中的浮游植物种群演替机制.     

城市天然气管道泄漏数值模拟

针对城市天然气管道和城市周围环境的特点,进行了城市管道天然气泄漏事故动态数值模拟,得到了天然气泄漏5,10,15,20 s时甲烷浓度分布图和安全区域图,结果显示城市天然气管道泄漏的规律不同于在平坦地势的泄漏规律,模拟结果可以为城市管道设计和事故求援提供指导依据。     

Examination of Traffic Pollution Distribution in a Street Canyon Using the Nantes'99 Experimental Data and Comparison with Model Results

During the Nantes'99 experiment, pollution concentrations, temperature, flow and turbulence conditions were measured at several locations in Rue de Strasbourg, Nantes, France. Traffic was measured by vehicle counters at different places within the street. Traffic speed was monitored as well. The measuring campaign was conducted in the period June–July 1999 but only data from a selected intensive observation period are used in this study. This period was selected to suit conditions required for study of the traffic produced turbulence and the thermal effects and is characterised by quite low wind speeds. The data are used here for examination of concentration distributions in the street. Measurements are compared to model results calculated by a simple parameterised model, the Operational Street Pollution Model (OSPM) and a 3-D CFD model MISKAM. Both models reproduce reasonably well the observed distribution of pollutants in the street. Due to predominantly low wind speed conditions, such effects as the traffic produced turbulence play a quite significant role. The model results provided by MISKAM are scaled using a velocity scale depending on the traffic produced turbulence. Application of a scaling velocity depending on wind speed only, provides unrealistic results.     

烟气输运的大涡模拟研究

应用大涡模拟方法，并结合Smagorinsky亚格子尺度模型，数值研究了烟气输运问题。为了有效地模拟烟气输过过程，文中采用低马赫数近似下的三维可压缩Navier-Stokes方程进行求解，并采用有限差分法数值计算了滤波后的控制方程。对于燃烧过程中所产生的热释放，文中采用Lagrangian粒子携带热量（即热元模型）的近似方法来模拟，同时这些运动粒子进一步用来标识烟气的输运过程。文中数值计算了燃烧热源所形成的热气流和烟气输运过程，分析讨论了相关的湍流特性，以及温度场和速度场，并探讨了不同功率的热源对流动特性的影响。     

风幕集尘风机及其短路流场的数学模型研究

应用风幕集尘技术 ,推出一种新型通风机———风幕集尘风机 ;介绍其构造及应用 ;提出短路流场理论 ,根据流场叠加原理 ,建立了流场数学模型。为粉尘环境的治理工程提供了一种新兴的高效技术产品     

障碍物场中预混燃烧火焰的数值模拟

利用k-ε湍流模型和拉切滑(SCASM)预混燃烧模型,对障碍物场中预混燃烧火焰进行了三维空间数值模拟。通过对控制方程添加不同的源项以反映障碍物对流场的影响,采用交错网格控制容积法将计算区域进行离散,用SIMPLE算法求解离散控制方程。模拟结果表明,障碍物的存在改变了燃烧流场的结构,成为加速燃烧甚至诱导爆炸过程的不稳定因素。该研究结果对有效预测障碍物场中火焰走势及其流场的分布情况,加强人们对火焰传播规律的认识,对预防工业灾害有重要参考价值。     

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。     

Influence of the Haizhou Open Pit Coal Mine on the atmospheric flow over Fuxin, China

The influence of the Haizhou Open Pit Mine on the atmospheric flow in nearby Fuxin City in China was analyzed with the aid of the steady-state Navier-Stokes equations. The finite element method was used to obtain numerical solutions to these equations. The results showed that the Haizhou Open Pit Coal Mine contributes to the turbulent flow in the Fuxin City and its surroundings. However,when compared with the climatic effects, the open pit mine has a relatively small impact on the atmospheric flow over Fuxin.     

基于大涡模拟的甲烷点源排放无人机观测实验：排放速率及其不确定度估算

无人机已被证明是适用于甲烷点源排放速率估算的一种新颖且有效的观测平台,然而对其估算的准确度与不确定度尚缺乏有效分析与量化。利用包含已知排放速率被动示踪物的大涡模拟,再现了1种强湍流混合环境下的甲烷羽流并对羽流进行了连续多次模拟飞行观测实验,通过逆高斯方法（IG）和质量平衡方法（MB）对排放速率进行了估算并量化了其准确度与不确定度,最后对不同的飞行时间安排及差异化的空间飞行策略进行了探究以提升估算效果。结果表明,对于研究所涉及的大气混合条件,通过IG和MB方法对多次模拟飞行估算的排放均值可达到既定排放值的95.3%和86.1%,不确定度为56.6%和56.9%;通过单架无人机多次重复飞行采样进行估算可显著降低不确定度,5次重复飞行可降至＜30%;2架无人机在不同高度的同步飞行可使MB方法估算的不确定度降至35.2%～51.9%,IG方法则对该措施不敏感。研究仅考虑甲烷的传输扩散过程,结果也适用于其他被动示踪物的点源排放估算。     

山谷污染物扩散过程CFD并行计算方法的研究

以WINDOWS2000操作系统和通用CFD软件FLUENT为基础,研究构建了不同的并行计算硬件平台的方法,计算了典型的山谷污染物扩散过程的湍流流场。通过对SMP、MMP两种并行处理方法的分析,研究了并行计算方法的优缺点。结果表明：尽管MMP平台比务件相当的SMP平台并行计算效率偏低,但具有相当高的效费比,在环境、污染相关问题的CFD计算中极具应用前景。