文档介绍：中南大学
博士学位论文
基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究
姓名:张楠
申请学位级别:博士
专业:市政工程
指导教师:刘宝琛
20050201
摘要目前,对于城市道路交通产生的环境问题,大都以整个城市为宏观目标来考察,研究停留在污染源数量控制,减少出行,燃料更新、机动车尾气治理对策研究等方面。年,建设部部长汪光焘提出交通容燕帮环境容量应缝合考虑,但对予如何通过建筑密度的调整、建筑菇差的改变、城索道路交通设施的建设等来优化环境、控制污染的研究仍处在探索阶段,采用数值方法深入、详细地分析城市滨江大道风环境,阑内外尚未见报姆。针对这一现状,论文基于多孔介质模型对城市滨江大道风环境进行数值模撼毳拜究,提出城市滨江大道可持续发晨援划鲶有关协调判据、协调模鍪、定量籀檬等瑾论和方法。全文共五章,研究的主要内容有:⒄攵允姓缆妨讲喙怪锒啵扑愎ぷ髁看蟮奶氐悖本文以计算机模拟作为最佳化设计工舆,对市政道路两侧的众多建筑、勐方胁问糯恚┱股杓铺跫断姓缆芳两簸建筑群考患残具有动量汇豹多藐分矮,并在蓝基礁一至对其进行网格划分,并结合大气边界层风速对数廓线分布规律,开发了外部接口程序,建立了城市滨江大道风环境的数值模拟模型。⑼黄埔酝晕廴驹词靠刂疲剂细卵芯康木窒扌裕首次将城市滨漫大遂鼹环境视为与城市道路交通设施瀚建设、城市布麓瀚调整、空气流确、辐隽于强度及建筑群、污染源等因素有关的动态系统,对城市滨江大道风环境进行了系统定量分析。⒂帽疚慕⒌某鞘斜踅蟮婪缁肪车氖的D饽P停经过反复模拟计算,从模拟仿真结果中提炼出能充分反映不同流速、来浚受度、建筑离发、建筑密度、污染物浓度、镶邋布局等燕戋藉街谐鞘斜踅蟮婪缁肪称髯橹茨E呀崛荆⒘一套越确的城市滨江大道风环境数值模拟基本计算方法。并使解析结果:某城市滨江大道空气温度、风遵、有害气体浓度分布等博士学能论文
更直观地展示给用户,利于非专业人士通过形象的图形和动画等了解城市滨江大道风环境状况,为其进行决策提供明确的结论和科学指导依据。从本文数值模拟得到的速度场、温度场、耗散率分布、湍动能分布、浓度场来看:①随着来流速度的增加城市滨江大道污染物的浓度扩散得②近地面汽车尾气在大气中的扩散速率在高风速下明显要比低风速快;⑧当风速方向与街道方向一致时,即城市主干道与当地盛行风向平行时,可提高道路汽车排放污染物的扩散能力,污染浓度降低,但污染物在街道的下风向累积严重,不利于污染物的局部扩散,造成局部地区的浓度值严重超标。当风速方向与街道方向呈薪堑氖焙颍廴疚锞植坷┥⒌玫矫飨愿纳疲撬匝着街道周围建筑群的影响范围变大,不易造成局部的浓度超标。另外,在斜交风作用下,街道内的污染物浓度虽然是由平行风与正交风共同作用的结果,却并不是简单的叠加。因此,在城市复杂的地形及建筑物的影响下,汽车排放污染模式不能采用简单的投影原理。④建筑群的高度对污染物浓度扩散影响显著,随潜建筑群高度的增加,污染物浓度随着高度变化总体趋势减小。建筑群态度在~浠高度变化约%ǘ戎当浠淮螅大约为ァ5堑苯ㄖ焊叨却觢变化到高度变纯约,浓度值变化褶对较大,最大约为%。市区商层建筑物对城市汽车排放污染物的扩散极其不利。因此,必须严格控铡城市盥肺鄯蔽锩改彀搅浚蔽廴居泻ε张ǘ瘸氪笃肪质量标准时,必须限制本地街道的车流密度这⋯可能煎新形成环境超标豹“软”瓶颈,这对予城市筵路交通褒菇与管理是一个毒≥常重要的问题。⑥筑密度对污染物浓度扩数影响也十分明疆,随饕建筑密度增大,污染物浓度值增大。在高度甇保ㄖ芏任%与建筑密度为%相比,浓度最大值靥俅增大了.%,而与建筑密度为%相比,浓度变化增大,.ァ6杂到加强:博十学位论文摘要秘
其它高度时的情况与甇钡那榭龌钜恢隆⑥不同污染物浓度扩散影响进行分析,结果表明当污染源强增大或者减小时,各个位置上的污染物浓度呈线性变化关系。对不同街道宽度污染物浓度进行分析,分别考虑了街道宽度增加时的两种情况:ノ惶寤廴驹丛辞坎桓谋洌籦污染源总量不变。发现当污染源源强不变时,污染物浓度增大;污染总量不变时,污染物浓度减小。数值模拟结果符合一般物理规律,说明本文基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究是正确的。⒔ǚ缍床馐粤鞒∈笛榻峁褪的D饨峁斜冉希比较结果表明:两者在速度场和耗散率场上吻合较为一致,在湍动能场差别也仍在可接受的范围内。进一步验证了本文基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究的正确性。基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究为今后工程建设建筑高度、建筑密度等的政策控制提供了设计依据;为选择合理的建筑、街道布局设计提供可靠保证;为开发出一套“城市滨江大道风环境”设计软件包打下基础。可以发展在本质上加深对城市滨江大道风环境变化客观规律的认识。