河谷型城市風(fēng)場(chǎng)及污染物擴(kuò)散數(shù)值仿真研究——以蘭州市主城區(qū)為例_3699.pdf

1、河谷型城市復(fù)雜地形會(huì)顯著影響空氣污染物擴(kuò)散，形成獨(dú)特的污染物擴(kuò)散過(guò)程和污染物分布特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展與城市化進(jìn)程的加快，空氣污染愈發(fā)嚴(yán)峻，眾多學(xué)者對(duì)河谷型城市空氣污染進(jìn)行了大量研究。然而，這些研究多集中在污染物分布特點(diǎn)，很少有研究論述復(fù)雜地形、風(fēng)場(chǎng)、污染物擴(kuò)散之間的作用及關(guān)系，難以指導(dǎo)河谷型城市的空氣污染預(yù)報(bào)和減排。理論上，計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法在河谷型城市風(fēng)場(chǎng)及污染物擴(kuò)散研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但少有學(xué)者利用CFD方法進(jìn)行相關(guān)

2、研究。
　　本文利用CFD方法進(jìn)行河谷地形城市風(fēng)場(chǎng)及污染物擴(kuò)散數(shù)值仿真研究，希望能夠較為詳細(xì)的論述地形、風(fēng)場(chǎng)與污染物擴(kuò)散之間的作用及關(guān)系，驗(yàn)證 CFD方法在復(fù)雜地形河谷城市風(fēng)場(chǎng)及污染物擴(kuò)散研究方面的可靠性和有效性，提出河谷型城市空氣污染控制注意事項(xiàng)，并為CFD方法應(yīng)用到河谷型城市空氣污染控制、空氣污染預(yù)報(bào)、工業(yè)區(qū)布局等提供參考。
　　首先，繪制復(fù)雜地形網(wǎng)格模型。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域網(wǎng)格劃分，提取每個(gè)點(diǎn)的海拔高度，進(jìn)行坐標(biāo)化處理，可

3、以得到研究區(qū)域數(shù)字地形。將研究區(qū)域數(shù)字地形導(dǎo)入 Gambit軟件中，通過(guò)編寫(xiě)程序生成軟件中用到的 journal文件，利用 journal文件實(shí)現(xiàn)Gambit軟件中點(diǎn)、線、面的連接，最終得到所需要的復(fù)雜地形網(wǎng)格模型。
　　其次，確定風(fēng)場(chǎng)計(jì)算邊界條件，分析地形、風(fēng)場(chǎng)之間的作用及關(guān)系。使用大渦模型（LES）計(jì)算研究區(qū)域風(fēng)場(chǎng)情況，分析地形與風(fēng)場(chǎng)的關(guān)系，給出了蘭州市地面典型風(fēng)場(chǎng)特征，總結(jié)了地形與風(fēng)場(chǎng)之間的作用方式。此外，使用 CFD方法得

4、到了蘭州市較為細(xì)致的局部強(qiáng)迫風(fēng)現(xiàn)象，證明 CFD方法可以細(xì)致描述河谷型城市地面風(fēng)場(chǎng)，能夠應(yīng)用在復(fù)雜地形河谷城市風(fēng)場(chǎng)研究。
　　最后，注入污染物計(jì)算污染物分布，分析地形、風(fēng)場(chǎng)、污染物之間的作用及關(guān)系，結(jié)合研究結(jié)果提出了河谷型城市工業(yè)區(qū)布局注意事項(xiàng)。污染物分布使用mixture模型計(jì)算，得到仿真結(jié)果污染物分布同衛(wèi)星圖片一致，表明方法合理、結(jié)果可信。通過(guò)對(duì)污染物擴(kuò)散速度、污染物分布形態(tài)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)河谷地形城市污染物分布形態(tài)受地形影響