城市下墊面微模型中顆粒彌散行為研究.pdf

1、城市下墊面獨(dú)特的物理屬性給邊界層中污染物顆粒彌散行為的研究帶來了極大的困難和挑戰(zhàn).本文的工作就是針對(duì)城市下墊面微模型中污染物顆粒的彌散行為與機(jī)理,采用大渦模擬(Large-eddy Simulation, LES)模化空氣相,拉格朗日軌道模型追蹤顆粒相的方法對(duì)街谷結(jié)構(gòu)中的氣粒兩相湍流流動(dòng)和污染物擴(kuò)散進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)比分析建筑物的高度對(duì)街谷流場和污染物顆粒彌散行為的影響.此外,本文還重點(diǎn)模擬逆溫條件下顆粒在街谷中的彌散,分析并給出污染物顆

2、粒濃度的變化特征以及分布云圖.數(shù)值模擬結(jié)果表明,由于受到溫度梯度產(chǎn)生的熱泳力作用,污染物顆粒在近地表低溫區(qū)的濃度出現(xiàn)了增高，研究結(jié)果為進(jìn)一步揭示城市大氣環(huán)境中污染物的遷徙規(guī)律和天氣災(zāi)害的形成機(jī)制提供了理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴下墊面二維街谷模型的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合,從而驗(yàn)證大渦模擬方法的有效性和程序的可靠性.另外,不同的亞格子常數(shù)對(duì)流場結(jié)構(gòu)的影響不同,模擬結(jié)果表明亞格子常數(shù)取值越小,渦的尺度就越小。⑵從三維尺度

3、出發(fā),模擬三種不同縱橫比條件下的街谷結(jié)構(gòu),比較分析街谷縱橫比對(duì)湍流結(jié)構(gòu)以及流場的影響,揭示不同尺度的污染物顆粒在街谷結(jié)構(gòu)中的彌散規(guī)律。⑶三維計(jì)算模型考慮城市下墊面的逆溫現(xiàn)象,研究該逆溫梯度對(duì)三維街谷中污染物彌散的影響,并給出逆溫條件下污染物顆粒濃度的分布.結(jié)果表明對(duì)于不同尺寸的顆粒污染物,溫度產(chǎn)生的效應(yīng)不同.此外,目前的模擬工況與實(shí)際有差別,主要由于湍流脈動(dòng)較大,故顆粒的湍流輸運(yùn)和溫度輸運(yùn)與實(shí)際有一定差別.總之,在逆溫梯度下,顆粒濃度會(huì)