文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:
风场作用下颗粒物分布特性研究基金项目:国家自然科学基金项目(50906013,50976024);教育部新教师基金资助项目(20090092120064)。
The National Natural Science Foundation of China(50906013,50976024)and the Science Foundation of Ministry of Education of China for the New Teacher(20090092120064).
冯浩然,张程宾,陈永平,施明恒
(东南大学能源与环境学院,南京,210096)
(Tel:**********,Email:******@seu.)
摘要:本文建立了大气风场中颗粒物流动与扩散的数学模型,通过对不同工况进行模拟分析,分别研究了颗粒物粒径、颗粒物初始流量以及大气风场流速对颗粒物在大气风场中的浓度分布的影响。研究表明,颗粒物初始流量、颗粒物粒径与大气风场流速对颗粒物浓度分布会产生影响。所模拟研究工况发现,颗粒物在大气风场中流动与扩散的影响半径一般为25米,影响半径会随着不同的工况而有所不同,但是变化不是很大。
关键词:颗粒物、浓度分布、粒径、颗粒物流量、大气风速
0 引言
大气颗粒物是主要的大气环境污染物质,其对人体健康和环境有一定程度的危害,并且随着颗粒物浓度的增加、颗粒物粒径的减小,大气颗粒物对人体健康的危害越大,对大气环境的影响也越大。例如在南极地区,由于空气污染轻微,大气能见度高,对于天文观测非常有利,许多的天文观测站设立在了南极地区,但随着人类脚步的踏入,使得这片未被污染的净土遭遇了将被污染的危机,科考站的建立,为颗粒污染物的排放埋下了伏笔,颗粒物的排放与扩散,会对天文观测会造成一定影响,对人们的健康也会产生一定影响。因此,建立科考站,需要距离天文观测站一定距离,从而降低对天文观测以及对人类健康的影响,获得颗粒物流动扩散的影响半径,将对科考站的设立位置点具有一定的指导意义,故而对颗粒物在风场中的流动与扩散的研究,成为了必然。
为了研究大气颗粒污染物对环境以及人类健康的影响,许多的研究者进行了颗粒物在城市环境中流动与扩散的研究。黄滢[1]对建筑物周围风场数值模拟时涉及到的计算流域确定、网格划分、边界条件选取、参考压力位置确定、湍流模型选择、求解参数设置等问题进行了深入研究。张朝能等
[2]计算出不同风速、不同稳定度下不同粒径颗粒物最大地面浓度及其出现位置。王芬娟等[3]总结了近年来不同地区对不同环境下大气超细颗粒物的观测和扩散模拟研究进展,并研究了大气超细颗粒物的时空分布、组成特征、形成和成长的特性等在不同地区的巨大差异;秦传高[4]运用CFD中的Fluent软件对典型街道峡谷中的气流场及颗粒污染物浓度分布情况进行了模拟研究,为合理规划、设计街道峡谷布局以减轻可吸入颗粒物的污染,提供理论依据;徐亚琳[5]通过修正STREET BOX模型中的扩散系数,建立了城市街道颗粒物扩散模型;罗昔联等[6]通过采用离散相模型(DPM),对等高对称街谷和非等高不对称街谷在一定参考风速以及固定粒径固体颗粒物在街谷内的扩散分布进行了数值研究,获得城市风场作用下街谷内颗粒物的分布特性。
虽然气固两