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。     

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。     

日光照射下城市街道峡谷内活性污染物扩散的数值研究

该文用数值模拟方法对城市街道峡谷内的机动车排放活性污染物扩散进行了研究,并分析了机动车排放中的NOx与大气中的臭氧在太阳辐射的环境下发生的光化学反应对街道峡谷内污染物传输、扩散以及分布产生的影响.研究发现,街道峡谷中的流场导致NOx在背风面产生累积,在给定的条件下,近地面处NOx浓度达到7.5×10-6左右,且随高度的增高而减小,污染物随着气流从背风面上升,流向街道峡谷中线再扩散到迎风面,其浓度也呈逐渐降低趋势;同时由于光化学反应的进行,在背风面一侧附近臭氧的浓度偏低.并对△T=10℃和△T=4℃两种温差下的污染物分布进行了比较,结果显示:增强地面受热能够加快气流的运动,△T=10℃的情况下,背风面附近的NOx浓度较低,而迎风面一侧的NOx浓度较高.这一结果表明增强地面受热能够促进背风面积聚的污染气体向街道峡谷上方和迎风面一侧运输和扩散.     

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。     

计算动态水质模型流场的结点-通道法

一、水力学计算模型与计算方法 随着我国沿海城市的开放与发展,河口地区污染的预估和治理问题日趋迫切。由于河口段受潮汐作用,水流流场和污染物浓度场随时间和地点变化,成为动态水质问题。为能迅速地进行水质预报,要求流场和浓度场的计算紧密相连,两者采用相同的计算格式。这种格式既能反映河道的输移与扩散特性,又能反映水体的混合特性,以及水面与大气之间的有关交换特性。结点-通道计算网格就是一种具有这种功能的格式。     

长江口北支基于混合网格的通量差分裂水流水质计算模式

本文建立了基于三角形四边形混合网格的二维水流水质耦合数值计算模式。网格通过推进阵面法自动生成，控制方程采用有限体积法对守恒变量进行离散，应用通量差分裂格式(FDS)计算边界上的水量、动量和污染物法向数值通量。模型应用于长江口北支崇海公路大桥修建后的流场浓度场的数值模拟。网格根据工程实际需要分区布置．在工程外区域采用有结构的四边形网格布置，既可贴合实际岸线边界，又便于组织数据结构；在工程附近区域采用无结构的三角形网格布置，利用三角形网格的灵活性实现复杂地形边界和局部小尺度流场浓度场的精细模拟。模型计算出的流场和浓度场与实测值对比令人满意，较好地解决了复杂边界和工程网格尺度问题。     

厌氧膨胀颗粒污泥床反应器水力优化数值模拟研究

厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器内部流场及浓度场分布影响反应器运行效率,污染物不均匀分布会导致反应器内微生物无法与污染物充分接触,使处理效率下降。对EGSB反应器内部流场及浓度场进行模拟,研究污染物浓度分布对处理效率的影响,可实现对反应器结构的优化。在流体力学模型的组分浓度输运方程源项中嵌入厌氧消化数学模型,构造CFD-厌氧消化耦合模型进行模拟。结果表明,EGSB反应器内部污染物浓度分布呈现中轴处高近壁处低的不均匀分布,在一定高度处甚至出现死区,不利于微生物的生长,严重降低了反应器处理效率。通过在反应器内增设挡流板,使中轴处污染物随水流向壁面分流,可以有效提高近壁面附近污染物浓度,减小死区体积,提高反应器处理效率。     

阶梯溢洪道水力特性及下游冲刷三维数值模拟

基于VOF法的RNG k-ε双方程紊流数学模型,对阶梯溢洪道水流压强特性及下游局部冲刷坑的形态和发展进行了三维数值模拟.结果 表明:数值模拟结果与试验值吻合良好;台阶面流速沿着台阶凸角的连线形成一个"伪底",流速与坡面近似平行,各个台阶与主流之间存在一个三角形空腔,形成顺时针旋转的漩涡.漩涡中心速度趋近于零,向外逐渐增...     

潮汐水域油污染计算

采用河口海岸三维模型(POM模型)计算了杭州湾、长江口的潮致流场.在此基础上,对杭州湾北岸的中港、星火和金山3个排污口冬、夏两季排放的含油废水油浓度分布进行了数值模拟.计算结果表明,在杭州湾、长江口以半日潮波占支配地位,其潮流场以M2分潮为主;在长江径流的影响下,潮致余流组成不甚明显的不对称顺时针方向的涡旋,有利于污染物向杭州湾外输移.从污染物向杭州湾外输移的情况来看,以中港较为有利,星火次之,金山较差.在现有计算条件下,取排污口油浓度初值为10 mg/L,3个排污口排出的含油废水均可达到国家Ⅲ类水质的标准.     

水下淹没建筑物局部流场数值模拟及河床冲刷分析

采用二维沿水宽平均的水流数学模型对河流中淹没建筑物附近的流场进行了数值模拟。通过将水流在河底的剪应力与相同条件下Shields曲线对应的泥沙临界起动拖曳力做对比,判定河床冲刷与否。文中计算了当淹没建筑物对河道断面压缩比例不同时的流场,给出淹没建筑物下游局部漩涡范围、局部冲刷范围及根据临界剪应力判断的最大冲深部位。结果表明:计算得出的结论合乎规律;当淹没建筑物压缩河道比例小于50%时,在建筑物下游形成一个小范围的漩涡,不是河床冲刷的主因;随着压缩比逐渐增大,建筑物下游漩涡区也增大,由一个涡变化为两个涡,转变为河床冲刷的主要原因。     

TRAFFIC EMISSION TRANSPORTATION IN STREET CANYONS

Spatial distributions of traffic-related pollutants in street canyons were investigated by field measurements and Computational Fluid Dynamics (CFD). Two typical street canyons were selected for field monitoring, and a three-dimensional numerical model was built based on Reynolds-averaged Navier–Stokes equations equipped with the standard k ? ε turbulence models for CFD simulations. The study shows that the pollutant concentrations of vehicle emission correlate well with the traffic volume variation, wind d...     

NUMERICAL STUDIES ON AIRFLOW AND POLLUTANT DISPERSION IN URBAN STREET CANYONS FORMED BY SLANTED ROOF BUILDINGS

Based on the CFD technique, fifteen cases were evaluated for the airflows and pollutant dispersions inside urban street canyons formed by slanted roof buildings. The simulated wind fields and concentration contours show that W/H, W/h and h/H (where W is the street width, and H and h are the heights of buildings at the leeward and windward sides of the street, respectively) are the crucial factors in determining the vortex structure and pollutant distribution within a canyon. It is concluded that (1) in a symmetrical canyon, at W/H =0.5 two vortices (an upper clockwise vortex between the slanted roofs and a lower counter-clockwise one) are developed and pollutants accumulate on the windward side of the street, whereas at W/H=2.0 only one clockwise vortex is generated and thus pollution piles up on the leeward side, (2) in a step-up canyon with W/H =0.5 to 2.0 (at h/H =1.5 to 2.0)and a step-down canyon with W/h=1.0 (at h/H =0.5 to 0.667), the pollution level close to the lower building is higher than that close to the taller building since a clockwise vortex is generated in the step-up canyon and a counter-clockwise one in the step-down canyon, (3) in a narrow step-down canyon with W/h=0.5 (at h/H =0.667) very poor ventilation properties is detected, and inside a wider step-down canyon with W/h=2.0 the vortex structure and consequently pollutant distribution varies greatly with h/H.     

多孔方型人工鱼礁绕流的数值模拟研究

数值模拟得到了5种不同来流速度(0.1 ～0.8 n/s)下的多孔方型人工鱼礁周围的水流场.过礁体中心的铅垂面上速度分布表明:①不同来流速度下,上升流的最大速度和平均速度均分别为来流速度的0.74倍和0.12倍,上升流最大高度均为礁体高度的2.6 ～2.7倍,背涡区的长度和高度均分别为礁体高度的4倍和1.25倍;②在靠近礁体背流面形成水流方向与来流方向相一致的透水区.过礁体中心的水平面上速度分布表明:①不同来流速度下,背涡区的长度和宽度均分别为礁体宽度的4倍和1.8倍;②在鱼礁内部形成水流方向杂乱的旋涡区.本研究还初步比较了多孔方型人工鱼礁绕流与无孔方型人工鱼礁绕流的流场效应异同点.     

Wind tunnel simulation of pollutant dispersion inside street canyons with galleries and multi-level flat roofs

In this study, the pollutant dispersion within street canyons is studied by experiments conducted in an environmental wind tunnel. The vehicular exhaust emissions are modeled using a line source. The pollutant(smoke) concentrations inside the canyons are measured based on a light scattering technique. The pollutant concentrations within the four different street canyons containing the galleries and the three-level flat-roofs under both the isolated and urban environments are obtained and discussed. For each of the four canyon configurations investigated, it is found that there is an obvious discrepancy between the pollutant dispersion patterns under the isolated environment and the urban environment. The three-level flat roof is found to significantly influence the pollutant distribution pattern in a street canyon. In order to clarify the impacts of the wedge-shaped roofs on the pollutant dispersion inside an urban street canyon of an aspect ratio of 1.0, the pollutant distributions inside urban street canyons of three different wedge-shaped roof combinations are measured and analyzed. It is revealed that the pollutant distribution pattern inside the urban street canyon of an aspect ratio of 1.0 is influenced greatly by the wedge-shaped roof, especially, when an upward wedge-shaped roof is placed on the upstream building of the canyon. Images from this study may be utilized for a rough evaluation of the computational fluid dynamics(CFD) models and for helping architects and urban planners to select the canyon configurations with a minimum negative impact on the local air quality.     

潘口水电站通风散热的数值模拟

根据潘口水电站250 MW混流式水轮发电机组的通风系统建立三维流场有限元模型,采用多重参考坐标系方法、多孔介质模型,对该密闭双路磁轭通风系统的流场进行了数值模拟,得到了通风系统的循环风量。以该循环风量为边界条件,对磁轭、磁极和定子组成的内流道进行了流固耦合场分析,计算表明磁极迎风侧的温度低于背风侧的温度,定子端部温度高于中间温度,定子、转子温度在允许温度范围内,可长期安全运行。     

垂直上升气液两相流中三角形柱体两相斯托拉赫数的研究

本文试验研究了两种规格三角形柱体，在垂直上升气液两相流中，发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的变化规律。在测得大量数据的基础上，得出了发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的通用关系式，研究表明，气液两相斯托拉赫数在两相工况下为一变数，与来流截面含气率、涡街发生体形状和特征尺寸、来流方向等因素有关，应用此关系式，根据测得的两相涡街频率可钎涡街发展体作为测量两相流流量与组分的测量元件。     

辽河区极端暴雨特性及其天气成因分析

根据辽河区实测和调查年最大点暴雨资料与气象资料,分析了极端暴雨的区域特征以及形成极端暴雨的天气成因,揭示了极端暴雨的基本规律。研究表明,辽河区大部分地区年最大24 h暴雨占3 d暴雨的70%以上;暴雨92.1%集中在7—8月,极端暴雨68.1%高度集中在7月下旬至8月上旬;极端暴雨集中分布在黑山山脉、千山山脉迎风山区、鸭绿江山地丘陵区、辽浑太地区;极端暴雨的年际变率大;极端暴雨以中高纬度"东高西低"、"两高一低"、"波状流"、"经向高压坝",中低纬度副热带高压稳定至最高纬度为高空环流形势背景,暴雨天气系统主要有北方气旋、高空槽、单一冷锋、切变线、锢囚锋、高空低涡、东北冷涡、半热带半温带气旋等,通过中纬度西风槽东移、副热带高压北上、低纬度热带气旋北进等天气系统以及山丘区的地形抬升作用共同造成。     

STABILITY OF VORTEX STREET IN GAS-LIQUID TWO-PHASE FLOW

The stability of the Karmen vortex street in gas-liquid two-phase flow was studied experimentally and theoretically. The values of the parameter h/l characterizing the vortex street structure (i. e. , the ratio of the vortex street width to the distance between two vortexes) for a stable vortex street in gas-liquid two-phase flow were obtained for the first time. The parameter h/l was prpved to be a variable, not a constant as in single-phase flow, h/l is related to the upstream fluid void fraction. In gas-liquid two-phase fluid flow to form a steady vortex street is more difficult than in a single-phase fluid flow. Because in the unsteady vortex shedding the vortex shedding band frequency is broader than the one in the single phase fluid flow, so it is easier to induce the cross-cylinder resonance than in the single phase fluid flow, and this case should give rise to the attention of engineers.     

乌龙山抽水蓄能电站上库进水口水力特性实验研究

乌龙山抽水蓄能电站上库采用侧式进水口,在进水口后较近的位置布置了两个对称的立面弯道。结合物理模型实验对上库进水口水力特性进行了研究,包括发电和抽水两种工况下进出水口流速分布、各通道流量分配、进出水口水头损失及入流漩涡等水力参数。实验结果对于其他类似工程设计具有一定的参考价值。