街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟

机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响。基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解。采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响。结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5%,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大。     

街道峡谷汽车污染模拟研究

为了评价城市环境质量,需要准确模拟城市街道汽车排放污染物的扩散。该文利用道路边ＣＯ和ＮＯｘ的常年监测数据,系统测试了由丹麦国家环境研究所开发的街区空气污染扩散模式ＯＳＰＭ,分析了影响模拟精度的主要因素。针对北京市街道相对比较开阔的特点,在分析街道涡流和流场特征的基础上,修改了模式中街道风速的拟合关系,将地面风速系数增大到２．８倍,经实测数据验证,模拟效果有明显提高     

街道峡谷内机动车排放污染物的数值模拟

针对典型的平顶和坡顶的城市街道峡谷结构，通过求解二维和三维不可压缩N-S方程、湍流模型方程及对流扩散方程，数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物的对流扩散．结果表明，使用二维和三维数学模型所计算的两边为平顶建筑的街道峡谷内污染物浓度不同；而两边为坡顶和平顶建筑的街道峡谷内的背风面污染物的浓度，在相同的气象条件下，三维数学模型数值模拟结果基本一致。     

不同建筑物宽高比的街道峡谷内部气流场数值模拟

基于标准的k—ε双方程湍流模型,数值模拟了2种峡谷宽高比和4种建筑物宽高比下的开阔地域街道峡谷内部气流场．模拟结果表明,峡谷上部生成一顺时针大旋涡,并在此大旋涡的驱动下,峡谷内部形成一个逆时针旋涡;建筑物宽高比(W／H)对峡谷内部气流场具有显著影响,在W／H较小的情况下(如W／H=1／5),峡谷上部顺时针旋涡向峡谷内扩展而挤压峡谷内的逆时针旋涡,在峡谷宽高比(B／H)一定的前提下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随w／H的减小而增大,而在w／H一定的条件下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随B／H的加大而增强．从上述峡谷内部流场的特征中可推断出,在建筑物高度一定的条件下,缩小建筑物宽度和加大峡谷宽度会增强峡谷内外空气的交换,从而有利于峡谷内空气品质的改善．     

城市街道峡谷内大气污染扩散模式

对城市街道峡谷内大气污染的扩散模式进行了探讨,指出了应用模式一般是针对特殊的街道峡谷问题而设计的,属于半经验模式;CFD模式可以对复杂的街道峡谷内扩散问题进行微观的研究,是今后的发展趋势;物理模拟则可以对大气扩散问题进行详细研究。     

应用格子Boltzmann方法模拟街道峡谷内的流场

用格子Boltzmann方法模拟了入口速度u0=0.1的对称以及不对称街道峡谷内不同时刻的流场,从模拟结果可以看出街道峡谷内一个逆时针漩涡的形成过程,与传统方法的模拟结果相比,具有很好的一致性,从而说明用格子玻尔兹曼方法模拟街道峡谷流场是完全可行的.     

街道峡谷内机动车排气污染物的扩散规律

通过数值计算的方法分析了城市街道峡谷内机动车排气污染物的扩散特性.对不同风速条件下高宽比为3:1的单车道街道峡谷内的机动车排气污染物的扩散规律进行了研究;讨论了在街道高宽比为3:2的双车道街道峡谷内,污染源的位置及强度对街道内机动车排气污染物分布及扩散的影响.研究工作给出了特定街道峡谷内的机动车排气污染物的分布特征及扩散规律,可以为城市街道峡谷的环境控制提供依据.     

应用不同湍流模式预测城市街道峡谷的大气环境

应用标准k-ε模型及其修正模型了城市街道峡谷的大气流动和汽车排放污染物浓度场分布，并与风洞实验结果进行对比，计算结果与实验结果总体上非常一致。在街道峡谷的外围流场，修正模型明显优于标准模型，但在街道峡谷内部的浓度场分布，不同模型在建筑物顶部和地面附近存在明显差别。在地面附近，标准模型与实验结果吻合更好，这反映了由于建筑物或建筑群的存在改变了流动结构，使流动不能充分发展，因而应用不同模型得到的规律性认识与充分发展的流动有所不同。考虑到人的活动主要集中在地面附近，标准k-ε模型仍然值得首选。     

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。     

城市街道峡谷二维空气流场的数值计算

用标准κ-ε模型计算了不同高宽比街道峡谷的内部流场,并将计算结果与风洞试验数据及前人的雷诺应力湍流模型研究结果进行了对比.计算表明:随着高宽比的增加,峡谷内旋涡数增多,易形成独立的稳定的循环气流,污染物会比较难扩散.峡谷内建筑物墙面附近气流垂直速度的曲线上有驻点出现,峡谷达到一定深度后,并开始出现第2个驻点.     

关于三维长街谷空气交换能力的讨论

利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术模拟分析了来流风速、地面粗糙高度、建筑布局及缺口宽度对6种典型布局三维长街谷内外流场的影响,并引入整体换气次数nt和局部换气次数np的概念,评估了街谷的换气能力.研究结果表明:在自模区范围内nt与来流风速大小线性相关;粗糙高度对nt的影响是有限的;建筑布局能够明显改变街谷气流组织结构和换气能力,尤其是上风侧缺口的数量、宽度及缺口之间的相对位置.     

不同形式的高架桥对街道峡谷气流和污染物分布的数值分析

应用计算流体力学（CFD）软件FLUENT模拟了不同形式的高架桥在街道峡谷中的气流和污染物分布的状况.该高架桥的不同形式包括：高架桥的高度、高架桥的宽度以及高架桥是否有污染源.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动及污染物浓度分布进行了模拟计算,并分析了高架桥对风场及污染物扩散的影响.     

城市街谷大气环境研究进展

机动车尾气排放不断增加以及城市通风能力降低,常导致城市街谷内的空气污染。城市街谷大气环境主要研究方法包括外场观测、实验室物理模拟和数值计算。外场观测和物理模拟可以考察街谷内污染物的传输扩散规律并对数值模式进行检验,另外,复杂的数值模式则可对城市冠层内大气扩散问题进行详细模拟,数值模拟和外场观测及物理模拟相配合,可用于环境质量评价、污染控制决策及交通规划。重点介绍了近十年内城市街谷大气环境研究的主要成果。     

预测井筒压力及温度分布的机理模型

基于质量、动量、能量守恒原理及传热学理论 ,建立了预测井筒流体压力、温度分布的综合数学模型 ,采用四阶龙格库塔法迭代求解 ,可同时预测井筒中的压力和温度分布 .给出了实例 ,以井底温度为基准分别按线性模型和机理模型求出了井筒内温度分布 ,并对二者进行了比较 .比较结果表明机理模型更符合实际 .同时可以看出 ,按两个模型求出的井口温度存在较大差异     

一种直流永磁电机温升模型的验证与研究

 电机损耗不仅会使电机效率降低,而且会使电机发热,电机各部件温度高于环境温度的差值,被称为电机的温升。电机的损耗越大,发热越快,温升越高,进而加速电机的绝缘老化损坏,降低电机的使用寿命。因此,对电机进行温升预测显得尤为重要。本文研究了一种直流永磁电机温升模型,该模型中提出温升与电机运行时间呈指数函数关系。根据电机温升公式,拟合出电机温升曲线,并通过与电机碳刷部位实测温升曲线的对比,验证了该电机温升模型的准确性,从而可将该模型应用于电机温升的实时监测。由于车窗升降电机属于反复短时工作电机,本文着重研究了短时工作制下电机的升温与降温模型,通过升温降温曲线的拟合来实时监测电机的温升。     

人体下肢有限元动力学分析模型的建立和验证

为了研究行人碰撞事故中人体下肢的生物力学响应和损伤机理,建立了一个人体下肢有限元模型．模型按人体解剖学结构建立,由髋骨、股骨、胫骨、腓骨、膑骨、足骨、韧带、腱、关节囊以及髋关节、膝关节和踝关节构成．采用了壳单元和线性弹簧-阻尼单元来模拟骨骼和软组织．模型的边界和载荷条件根据汽车行人侧碰撞实验条件确定．通过比较仿真和实验在横向碰撞载荷条件下的剪切、弯曲响应结果,验证了模型的生物逼真度．分析了在不同加载条件下有限元模型的生物力学响应和应力分布,以及与下肢损伤风险的关系．     

后碰撞中乘员颈部肌肉有限元模型的建立与验证

建立并验证了具有主动力响应的乘员颈部肌肉有限元模型,用于研究颈部肌肉主被动响应对后碰撞载荷下乘员头颈部动力学响应及颈部损伤的影响.运用50百分位成年男性颈部的MRI数据重建了人体颈部肌肉三维数值模型,采用克里格插值方法将其与头颈基础模型进行匹配.肌肉材料定义采用Ogden材料和Hill材料相耦合的办法以分别模拟肌肉的被动和主动特性.根据Davidsson等人开展的后碰撞台车志愿者试验数据对该颈部肌肉模型进行了验证.结果表明,肌肉激活状态下与未激活时比较,头部质心相对T1位移减小了12mm,头部角位移减小了4°,肌肉主动力影响显著.该模型的数值模拟结果与志愿者试验结果吻合较好,模型具有较高的生物逼真度,可应用于后碰撞中的乘员颈部损伤研究.     

环境风速和温度的热舒适组合模型

在合理假定的前提下,从人体与热环境的基础理论出发,着重对影响人体与环境之间的对流换热的主要因素,即温度和气流速度在热舒适条件下二者的最佳组合关系进行了理论研究,并在实验研究的基础上对理论模型进行了校核,证明了该模型的可信度.     

PCA-SVM模型在几丁质酶最适温度建模中的应用

采用主成分分析法(PCA)对样本数据集进行预处理,将得到的新样本数据集输入支持向量机(SVM),籍助均匀设计(UD),构建几丁质酶氨基酸组成和最适温度的数学模型.当径向基核函数的3个参数,惩罚系数C为10,ε为0.5,γ为5时,模型对温度拟合的平均绝对百分比误差为5.06%,预测的平均绝对误差为1.83 ℃,说明具有良好的预测效果且优于神经网络的预测结果.