利用三维流场预测大气污染物扩散的方法研究

利用低空探空资料和地面气象资料，模拟三维流场时空变化规律，采用烟团轨迹模型对污染物分布情况进行了模拟．模拟结果表明，利用此方法可以较好地反映出低空各层流场的变化规律，明显提高了污染物地面浓度的模拟精度，其精度达到90％以上，较采用地面气象资料的模拟误差减少70％。     

基于EXCEL的大气污染物扩散的研究实例

依据大气污染物扩散高斯模型,利用EXCEL的强大计算和作图功能,对大气污染物扩散进行了研究。由于对高斯模型进行了合理的变换,使得用EXCEL处理和操作变得十分简单,只要任意设定模型参数,就可以准确的显示空间浓度变化图象,使抽象复杂的高斯模型变得直观明了。     

高架污染源大气扩散数值计算

应用ｋ－ε湍流模型，对平原地区高架烟囱排烟的大气扩散现象做了数值计算，绘出了流场的速度矢量图及浓度等值线图。数值计算结果与风洞实验数据以及经验模式计算数据的定性比较表明，本文所用的数值计算方法是可行的。     

九江市大气污染物扩散气象条件分析

利用气象观测资料和环境监测数据,分析2018—2019年九江市大气污染物扩散气象条件,并对比分析周边南昌、景德镇大气污染物扩散条件,得出以下结论:九江、南昌、景德镇3地平均PM2.5浓度均呈现秋冬季高、春夏季低的特点;3地PM2.5浓度偏高时段主要在冬半年,九江明显更高;当冬季九江盛行偏北风和东北风时PM2.5浓度更高、污染更严重,2018—2019年九江逆温次数较南昌多,垂直扩散条件略差于南昌;受地形影响,冬半年常见的偏北风被大别山脉分流为西北风和东北风,九江位于两股气流的交汇处,九江南侧有山脉阻挡,不利于污染物向南扩散.     

城市街道内污染物扩散的数值模拟

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区的空气质量与生态环境急剧恶化.利用CFD数值模拟研究街道峡谷污染物的扩散问题,对比分析了开放街道峡谷和城市街道峡谷污染物的扩散问题,证明了计算域和入流边界处湍动能k和湍动能耗散率ε取值的重要性.计算结果与经典风洞实验符合很好,证实了相同条件下城市街道峡谷的背风墙和迎风墙上的污染物浓度均大于开放街道峡谷的相应值.利用3维建筑群计算实例,指出了寻求建筑群优化布局对减小小区污染的重要性.     

复杂地形大气污染物传输和扩散的高分辨率模拟

使用一套耦合的模式系统模拟了浙江三门海岸复杂地形示踪试验的扩散过程。模式由风场诊断模式Calmet和拉格朗日随机游走扩散模式RPPM组成,Calmet提供高分辨率风场,RPPM计算地面浓度用以和实际观测值比较。在每次实验中,示踪物浓度在取样点处测得,所有的取样点分布在几条弧线上以便捕捉到烟流主体。由两种方法得到的地面浓度比较表明,这套模式系统较好地模拟了烟流的轨迹和地表浓度分布。     

复杂地形上大气扩散规律的比较研究

利用三次在不同地形条件下由Ｇｉｌｌ型双向风标风速仪测得的资料，对复杂地形下大气扩散规律进行了比较研究。研究表明，在此类地形条件下的大气扩散参数对地形与稳定度比较敏感，地形越复杂，大气越不稳定，则扩散参数曲线与Ｐ－Ｇ曲线相差就越大；现有的σψ稳定度分类法，受地形影响很大；复杂地形很难出现极端稳定或不稳定层结，但在特殊地形下形成的特殊气象条件会使大气产生特殊的稳定层结，而不利于扩散。     

污染物大气扩散数值模拟中伪扩散的控制

用数值模拟的方法预测污染物在大气中的扩散已经被广泛采用,但数值模拟产生的伪扩散一直是影响模拟结果精度的重要因素.为此分析了数值模拟中伪扩散产生的原因,用一阶迎风差分和对流项二次迎风插值格式对一稳态污染物扩散模型进行了计算,并比较了计算结果,得出了有实际意义的结论.     

镇江市机动车污染物扩散模拟分析

以镇江市机动车污染排放实测数据为基础,结合具体的气象特点。采用CALINE4（Califomia Line Source Dispersion Model-4）模式模拟了镇江市主要路段CO、NOs的日均和高峰小时浓度分布,从模拟的计算结果可以看出：在不利的气象条件下,市区大部分路段的NOs出现较严重超标;两侧都有建筑物的街道,其污染物浓度要比一侧或者两侧都没有建筑物的道路高2—4倍．实测数据与模拟值的相关性分析结果表明该扩散模式具有可操作性,其应用将为镇江市机动车污染严重性的初步评估以及采取防治措施提供依据．     

福建漳州沿海大气扩散特性的数值分析与模拟

用福建漳州地区的实测气象资料, 结合风场诊断、轨迹分析和随机游走模拟方法, 分析漳州核电厂所在地小尺度( 40 km ×40 km) 范围内的大气扩散特性, 并与现场扩散示踪实验数据比较。结果表明, 该地区的扩散输送总体受天气系统和海陆风环流二因子影响。研究范围内的风场在水平方向的空间变化不大, 扩散烟流基本平直。海陆风环流因子所致的风场时间变化和风向摆动对当地扩散有重要意义。随机游走模拟方法较好地反映出当地大气扩散的定量特征, 但复杂地形与海岸气象条件的联合作用, 仍使模拟结果与示踪实验结果的统计比较显得离散。     

城市大气环境的数值模拟

空气质量是城市可持续发展的保证,是改善人居环境的重要条件之一。大气环境是多尺度的流体运动,本文介绍了城市尺度和居民小区尺度大气环境的现代数值预测方法——大涡数值模拟方法,着重说明该尺度下复杂环境流动的特点和数值模拟需要注意的问题,例如下垫面的处理方法、边界条件的合理提法等;以典型城市和模型小区为例,说明数值预测方法的应用,展示不同下垫面对城市大气环境的影响、风速与小区空气质量的关系等。     

高效过滤器送风口扩散孔板的数值模拟与实验

高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况影响着室内流场、室内空气洁净度、洁净室自净时间和扩散板阻力．对GF01-1．0型高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况时室内流场的影响进行了数值模拟，并采用风速仪、激光粒子计数器和微压计分别测量了扩散板开孔变化时室内气流分布、洁净室自净时间和扩散板内静压的影响．结果表明随着开孔率的降低，扩散板的阻力增大．在扩散板扩散越均匀、涡流区和回流区越小的情况下，洁净室自净时间越短．并且在不同的送风量下，形成室内均匀流场的扩散板开孔情况不同，所以高效过滤器送风口扩散孔板宜在额定风量下运行．     

大涡模拟在水利中的研究进展

大涡模拟作为一种研究湍流流动的有效手段，在国际上已经得到了广泛的应用．本文在介绍了大涡模拟的发展历程及其理论方法的基础上，就国内外大涡模拟在水利中的最新研究成果作了较为详细的阐述和系统的分析，指出了其中应该注意的问题和今后的发展方向。     

液化天然气泄漏扩散数值模型分析

简述了常用的LNG泄漏扩散模型,分析了这些模型的优缺点及适用性,重点介绍了液化天然气泄漏扩散CFD模型公式,分析了应用大型LNG泄漏现场试验对LNG泄漏扩散CFD模型的验证数据.分析结果表明:同其他的模型相比,液化天然气泄漏扩散CFD数值模型具有更好的预测精度.     

基于流场验证的紊流施密特数对街道峡谷污染物扩散数值模拟的影响

以城市街道峡谷的水槽和风洞试验数据为依据,利用ANSYS Fluent软件,数值模拟了街道峡谷内的流场(包括时均流动和紊流强度)及污染物浓度。结果表明:标准k-ε紊流模型、RNG k-ε紊流模型和标准k-ω紊流模型均能基本正确地模拟街道峡谷内的流场和浓度场;紊流施密特数Sct对浓度值有明显的影响,街道峡谷内的浓度值随Sct的增加而变大,当Sct取1.3时,浓度值和试验值吻合最好;由于标准k-ω模型对流场的模拟结果相对最好,其模拟的浓度场也与试验值吻合最佳。街道峡谷内的浓度分布由时均流输运和紊流扩散共同决定,因此,合理的Sct数不能仅仅依据浓度值与试验值的吻合度来选取,而应首先保证流动模拟的准确性。     

广西近海污染物输运模拟研究

近年来广西近海海域赤潮现象越发频繁,对近海生态环境和海洋渔业产生的负面影响不容忽视。探索赤潮发生的机制,研究其形成机理,是有效监控赤潮和准确预测赤潮的关键。本文利用Finite Volume Coast and Ocean Model (FVCOM)模式构建广西近海水动力模型,使用步长为30 m的细网格计算广西沿海及涠洲岛附近环流,同时利用物质输运模型计算广西近海化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的输运扩散情况。涠洲岛周围海域平均潮差约为2.4 m,最大潮差为4.8 m;平均涨潮时为13.1 h,平均落潮时为8.8 h;涨潮时最大流速为1.02 m/s,涨落潮交替时涠洲岛附近流场相当复杂,岛屿周边常常形成众多小型涡旋。污染物试验结果表明,近海河口排放COD对涠洲岛等离陆地较远的海域影响不大,而来自外海开边界的COD浓度对其作用更为明显;高浓度COD经常在涠洲岛南湾中滞留,COD等值线在涠洲岛处向南弯曲,导致涠洲岛西侧COD浓度比东侧高,而南湾和涠洲岛西北侧正是赤潮频发的地方。上述结果从动力方面表明,涠洲岛附近海域多发性的赤潮和水体富营养化与外海海水输送关系更加密切。     

天然气水合物藏开采数值模拟技术研究进展

中国天然气水合物资源丰富,实现天然气水合物商业化开采,对于缓解中国能源短缺压力具有战略意义。数值模拟是指导天然气水合物藏安全有效开采的重要技术手段,通过对水合物藏产能预测与动态分析,可以实现对开采方法的优选、可采资源评价和开发方案优化。天然气水合物藏开采过程涉及水合物分解相变与气水在地层内渗流传热等多个物理化学过程之间的复杂耦合机理。重点介绍了水合物藏开采现状、水合物藏开采数学模型优化研究、天然气水合物开采数值模拟应用进展,分析了数值模拟研究的核心问题、取得的进展以及当前亟需解决的瓶颈问题,并指出水合物藏开采数值模拟发展趋势,对于开展天然气水合物数值模拟研究具有较好的指导意义。     

冷却塔对大气扩散影响的数值模拟

利用计算流体力学模型Fluent, 模拟多个冷却塔对大气流动和湍流场的作用, 用拉格朗日随机粒子模式进一步模拟其大气扩散影响。针对一个内陆核电厂的设计方案进行模拟, 共有4个冷却塔和4个常规烟囱排放口。取当地典型风速1.5 m/s和中性边界层条件模拟ESE, SSE和SW这3个方向来流的塔体扰动情况。对应各风向各取2个排放位置进行扩散模拟并计算扩散参数。结果显示, 在扰动最小的风向条件下, 冷却塔几乎对扩散没有影响, 扰动严重时水平和垂直扩散参数可分别增大2个和1个稳定度级别, 这种影响在1 km之内最为明显。