日光照射地面对街道峡谷内流场的影响研究

本文采用数值模拟技术对日光照射街道峡谷地面时峡谷内气体运动和机动车排放污染物扩散规律进行了研究。研究结果表明当日光照射到地面时,使得地面与峡谷内空气产生温差,由于密度不同造成的浮升力会对街道峡谷内的流场产生影响:风速较大时,峡谷内依然是规则的漩涡结构,热效应增强了湍流强度;风速较小时,峡谷内的流场结构发生变化,由较强的单漩涡变为多漩涡结构,与不计日光照射时峡谷内运动特征有显著的不同。峡谷内的污染物扩散受到流场结构变化的影响,在迎风面一侧逆时针漩涡的作用下污染在迎风面产生积累,而且多漩涡流场结构使峡谷内污染物浓度升高;但随着温差的增大,峡谷内的运动增强,污染物浓度相应降低。     

优选数值计算方法用于不对称街道峡谷的研究

分别将迎风、混合及调和QUICK格式用于对称街道峡谷的汽车排放污染物浓度预测,并与风洞实验结果相比较,研究表明数值模拟与风洞实验吻合较好,调和QUICK格式的预测效果最佳。将调和QUICK格式用于不对称街道峡谷的研究,发现当迎风面建筑物高于背风面建筑物时,峡谷内的流场和浓度场与对称街道峡谷相似,即峡谷内有一个顺时针方向的强漩涡,使得背风面污染物浓度高于迎风面污染物浓度。同时,随着迎风面建筑物高度的增加,漩涡中心的位置成垂直向上分布,且与迎风面建筑物的高度基本成线性关系;当迎风面建筑物低于背风面建筑物且差别较大时,街道峡谷内出现了两个反时针方向旋转的强漩涡,使得峡谷内的流场与浓度场都发生较大的变化,迎风面污染物浓度会高于背风面污染物浓度。同时表明,峡谷上方的顺时针方向漩涡的中心呈抛物线向右上方向发展,而峡谷下方的逆时针方向旋涡的中心呈抛物线向左E方向发展。     

城市街道峡谷内污染物扩散模拟中不同湍流模型的比较研究

利用计算流体力学软件FLUENT，采用七种不同湍流模型（标准k-ε、RNGk-ε、realizablek-ε、标准k-ω、SSTk-ε、RSM和Spalart-Allmaras）对城市街道峡谷内的气流运动和污染物扩散进行了数值模拟。计算获得的峡谷内气流场和污染物浓度分布表明，虽然七种湍流模型都预测出峡谷内生成一个控制污染物输移的顺时针大旋涡（主旋涡），但它们在次生涡的模拟上存在差异。通过将峡谷迎风面和背风面上的无量纲污染物浓度分布模拟结果与风洞试验数据进行对比分析，揭示出：标准k-ε模型的总体预测效果最好，RNGk-ε模型、realizablek-ε模型以及RSM模型的预测效果次之，而标准k—ω模型、SSTk-ω模型以及Spalart-Allmaras模型的预测效果较差。在环境评价和基于环境容量约束的交通配流方案优选中，本研究成果对于如何合理选择湍流模型来模拟预测机动车排放污染物在峡谷内的扩散分布具有重要指导意义。     

城市对称街道峡谷气流及污染物扩散特征的研究

与风洞实验的对比表明数值模拟能较好地预测街道峡谷浓度场。研究了宽、窄两种峡谷（高宽比范围为0．17～3．25）的内部流场和浓度场。表明：当高宽比大于1时,随着高宽比的增加,峡谷内旋涡数逐渐增多,污染物浓度也随着旋涡的变化而变化;当高宽比小于1时,峡谷内由一个旋涡演变为两个方向相反的旋涡,随着高度的进一步减小,两个旋涡开始左右分离,其浓度也随着旋涡的变化而变化。当旋涡为顺时针时,使得背风面污染物浓度出现显著上升的趋势,而当旋涡为逆时针时,会使得迎风面的污染物浓度出现显著上升的趋势。总体看来,随着建筑物高度的增加,污染物难以扩散,从而使峡谷近地面处的污染物浓度增大。     

河流污染物浓度的二维解析计算及移流扩散方程的简化条件

摘要：在保守物质恒定时间连续点源条件下,从计入河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法和污染物的无量纲浓度分布方程;定义了综合反映纵向移流作用与纵、横向扩散作用比值的无量纲数——修正佩克莱特数 。在 相等的条件下,论证了岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有相似性,以及在相对浓度达到10-6的精度条件下,通过计算实验给出了边界反射次数与修正佩克莱特数的回归关系式;在 ,忽略纵向扩散项的条件下具有自动相似性;给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及全断面均匀混合的无量纲距离与修正佩克莱特数 之间的关系曲线;在相对坐标中污染物达到全断面均匀混合的距离在排污口断面上、下游相等,在排污口断面下游均匀混合浓度为Cd=CM,在排污口断面上游均匀混合浓度为Cu=(0～1)CM;以修正佩克莱特数作为移流扩散方程简化的判据,给出了移流扩散方程的简化条件,具有很好的可操作性和实用性。     

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅱ：顺直河流考虑边界反射

在保守物质恒定连续点源条件下,从包含河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法及污染物的无量纲浓度分布方程。定义了能综合反映纵向移流作用与纵向、横向扩散作用比值的修正贝克来数Pw。在Pw相等以及在相对浓度达到10^-6的精度条件下,通过数值计算给出了边界反射次数与修正贝克来数的回归关系式。当Pw≥7.5,忽略纵向扩散项的条件下,岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有自动相似性。给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及     

600MW煤粉锅炉低NO_x空气分级燃烧数值模拟分析

以某电厂1台600 MW四角切圆燃烧锅炉为研究对象,采用数值模拟方法,在额定工况下对燃烧器传统布置方案、分离燃尽风喷口高度以及分离燃尽风率大小对NOx排放质量浓度的影响进行分析,并着重研究不同方案下炉内速度分布、温度分布、组分分布及NOx质量浓度分布的变化情况。计算结果表明:采用空气分级燃烧技术,炉内气流充满度好,炉内温度分布和组分分布均得到了较好的改善;合理布置燃尽风可有效降低NOx排放质量浓度。     

污水处理厂尾水排放形式对河流水质的影响研究

城市污水处理厂排放的尾水对城市河流水质产生一定的影响,尤其是对排放口附近的区域。当前主要有集中排放和分散排放两种形式。模拟研究了污水处理厂6种尾水排放工况下河流COD浓度场的分布情况,包括尾水150 m生态拦截系统的岸边单孔（S1）、5孔（S2）、均匀溢流（S3）排放和河中单孔（M1）、5孔（M2）、均匀溢流（M3）排放。结果表明,下游河流的COD的相对浓度（C/C0）大小的排序为S1,S2,S3和M1,M2,M3,且排放口区域分散排放的C/C0远低于集中排放;在不同工况下,河中排放均比岸边排放的COD浓度低。分散排放形式有利于污染物的扩散,显著降低了污水处理厂尾水排放口附近污染物的浓度。在条件允许的情况下,污水处理厂尾水排放可采取河中均匀溢流排放形式（M3）。     

重金属污染物在土壤中的扩散规律及埋置策略研究

为了探索重金属污染物在土壤中的扩散规律,本文基于三维扩散方程,推导出了空间、时间和扩散系数等因素对埋置点周围重金属污染物浓度的影响规律。在此基础上,分析比较了集中埋置和分散埋置方法对重金属污染物浓度分布影响的异同。结果表明:在其他条件相同时,某一空间位置的浓度随扩散时间和扩散系数的增大先增大后逐渐减小,最后曲线趋于平缓;相同扩散时间情况下,浓度随着扩散半径的增大而减小,当扩散半径大于一定值时,浓度趋于零。对同量的污染物的三种不同的埋置方案进行分析发现:埋置点越少,其附近的浓度越高,而埋置点越多,远处的浓度越低。     

游艇码头水质保障数值模拟

利用三维物质扩散数学模型,对宁波市游艇码头开挖式港池的污染物输移扩散进行模拟计算,模型网格空间步长最小为0.10 m。计算结果表明,在港池边壁水体输入的驱动下,内港池水体循环4 d后,内港池大部分区域的污染物质已基本排输干净,仅港池西侧浮码头区域由于浮码头的阻挡作用污染物质浓度较高。随着外界水体的输入,港池内污染物的浓度和范围不断减小。10 d以后,内港池全部及外部弯道的大部分区域污染物质排输干净,仅在出口弯道北侧岸壁附近窄长条小区域污染物浓度超过10%。