城市街道峡谷中气态污染物扩散数值计算方法

文中结合学生专业特点,在优化教学及上机实践内容、改进教学方法和考核方式基础上,对本科《数值计算方法》课程的教学改革进行了尝试与探索。教学改革激发了学生的学习兴趣和增强了学生的主动学习能力,而且对促进该课程自身发展以及电子信息科学与技术专业学科建设都具有较重要的理论意义和现实针对性。

数值计算方法课程是一门以高等数学课程为基础而面向计算机的计算机专业必修课程。本文针对《数值计算方法》课程的教学内容与数学方法的提出了建议和设想。

采用了细网格非静力能量闭合边界层模式和随机游动模拟方法建立了一套分析建筑物尾流流场和污染物扩散的数值模拟系统．作为应用研究的例子，在对某城市地下交通隧道排废气的风井塔尾流区流场和浓度场进行风洞流体物理实验的基础上，利用所建的模拟系统对风井塔尾流区气流和污染物扩散特征进行研究．结果表明，所建的模拟系统的模拟结果与风洞试验的结果吻合较好，对一些小尺度带有明显湍流不均匀性的流场和局地空气污染物散布的情况有较好的模拟效果和良好的应用前景．

http://www.***.*** 街谷流场及其中污染物扩散数值模拟研究综述 郭辉，吴建军 河海大学环境学院（210098） e-mail：persevere_gh@126.com 摘要：本文综述了街谷流场及其中污染物运移的主要研究方法，具体描述了数值模拟研究 方法的研究现状和进展，总结了街谷内流场和污染物的扩散运移特征。 关键词：街谷，流场，污染物扩散，数值模拟 1.引言 随着城市的规模不断的扩大，而土地资源总量是不变的，因此，城市街道两旁高楼耸立。 “街道峡谷”指两旁有连续排成一线的建筑物的街道[1]。近年来，随着经济的发展，环境的 污染也更加严重。城市街区中空气污染程度不断加深，空气中充满汽车尾气、工厂排出的废 气和其他等有害气体，直接影响到城市居民的生活质量的污染成份。研究表明 [3-6] ，当高大 建筑物分布于狭长街道两旁时,污染物容易被困其中

基于s.rafailidis和m.schatzmann在风洞中所采用的城市街道峡谷物理模型,数值模拟了6种带有斜顶建筑物的城市街道峡谷内部气流场。模拟结果表明:①建筑物斜顶显著影响峡谷内部的气流场,由于气流绕过斜顶时产生剧烈分离,使得处于背风面的斜顶与处于迎风面的斜顶相比,前者对峡谷内部的气流漩涡结构影响更大;②斜顶建筑物高度与峡谷宽度的比是决定峡谷内部漩涡结构的重要因素,其比值愈大愈易于在峡谷内部生成两个旋转方向相反的漩涡(其中峡谷上部为顺时针漩涡,而下部为逆时针漩涡)。

本文针对软件工程专业,阐述了数值计算方法课程的重要性及其教学目的,并从教学内容、教学手段、课堂教学、实验知识等方面介绍了教学实践和教学探索。

为了验证塑料排水板(pvd)处理软黏土的固结效果,采用abaqus数值软件建立二维轴对称模型,并预附加应力50kpa加速软土固结,分别对三种不同间距(1.0m、1.5m和2.0m),两种不同软黏土厚度(12m、20m)的排水过程进行模拟。在不同pvd芯棒间距下,完全固结12m和20m软黏土层需要3~66个月；随着pvd芯棒间距的减小,地基固结沉降速率显著增加；距离pvd芯棒越近,超孔隙水压力耗散越快。

用数值模拟的方法预测污染物在大气中的扩散已经被广泛采用,但数值模拟产生的伪扩散一直是影响模拟结果精度的重要因素.为此分析了数值模拟中伪扩散产生的原因,用一阶迎风差分和对流项二次迎风插值格式对一稳态污染物扩散模型进行了计算,并比较了计算结果,得出了有实际意义的结论.

出于节能目的,炼油厂、油库中的大量管道以及长距离热油输送管道都需要保温措施,其中添加保温层是一种主要的保温形式。介绍了埋地管道保温层经济厚度的计算方法的推导过程和数值求解方法。简单说明了牛顿法的适用条件和迭代公式,编制了计算程序,给出计算实例。计算结果表明,牛顿法简单有效、精确度高。

本文在对汕头港湾附近水域的潮流特征进行数值模拟并获得了潮流和余流场分布信息的基础上,通过特定排放源的数值模拟,研究了该水域污染扩散条件及输运规律。

汕头港湾附近水域的潮流特征,由于拦沙堤的建成及港池附近河道变窄而发生了一结变化。本文在取得现场实测资料的基础上,采用沿深度平均的二维浅水潮波方程,对该水体的潮流场进行了数值模拟计算,重现出潮流场在一个潮周期中的变化过程,分析潮流对污染扩散的作用。

本文在对汕头港湾附近水域的潮流特征进行数值模拟并获得了潮流和余流场分布信息的基础上,通过特定排放源的数值模拟,研究了该水域污染扩散条件及输运规律。

汕头港湾附近水域的潮流特征,由于拦沙堤的建成及港池附近河道变窄而发生了一结变化。本文在取得现场实测资料的基础上,采用沿深度平均的二维浅水潮波方程,对该水体的潮流场进行了数值模拟计算,重现出潮流场在一个潮周期中的变化过程,分析潮流对污染扩散的作用。

从力学问题出发来介绍计算力学中流行的两类方法:有限元法及加权参数法并以比较,同时介绍其前身rayleigh-ritz法与galerkin法,并给出算例对这两种方法进行比较,具有一定的参考价值。

本文结合一类计算模型的计算公式，给出了一种更加优化的数值计算方法，采用筒捷的迭代计算方法对传统的模型计算公式做了一些改进，省去了计算的一些中间变量，简化了原有的计算模型，从而有效降低了计算开销，经实际计算证明节省了原模型计算处理时间，提高了计算效率。

冷却塔配水管喷头流量的三维数值计算方法

目的：1．比较并改善翼型参数化方法，获得设计变量少、拟合精度高的参数化方法；2．在参数化的基础上利用数值模拟的方法获取翼型流场参数，优化并获得特定条件下升阻比最大的翼型。创新点：1．通过与多项式拟合方法的对比证明了类别／形状函数转换（cst）法在翼型拟合方面的优越性，并通过调整控制点分布，在不增加设计变量的基础上改善了cst方法；2．通过建立响应面模型，利用多岛遗传算法与非线性序列二次规划法相结合的方式获得了更好的翼型优化效果。方法：1．利用修饰后的cst法对翼型进行参数化拟合与设计，并通过与二项式拟合法比较来验证其优越性；2．通过数值方法对翼型周围流场进行计算并与实验结果对比，获得精确计算气动参数的仿真条件；3．通过拉丁超立方采样获得设计变量，建立设计变量与翼型升阻比之间的响应面模型，通过多岛遗传算法与非线性序列二次规划法的结合和优化，得到一定条件下升阻比最大的翼型。结论：1．cst法是一种优秀的参数化方法，本文的优化改善了形状函数控制点选取法则，使其对翼型头部和尾部的描述更加精确；与多项式相比，cst法可以通过更少的设计变量得到更高的拟合精度。2．基于多岛遗传算法的非线性序列二次规划法在本文中用以优化翼型使其具有更高升阻比。优化前后翼型的比较显示，两种优化方法的结合可以得到比单独使用各优化方法更好的结果。

根据两线传输线的响应方程式,提出了传输就的电路模型,利用链型集中参数等效电路计算传输线上各点的感应电压放电流。根据镜像原理得到了一种用于计算屏蔽电缆的共模干扰电压放电流的时域解的方法。

采用计算流体动力学cfd的方法,以哈尔滨市某新建住宅小区为研究对象,对该小区南区多种工况下室外气流流动和污染物浓度扩散情况进行了三维数值模拟分析。模拟结果表明:在建筑群周围产生湍流和低速区的地方,会出现污染物浓度累积情况。小区内污染物浓度的变化特征是随着离污染源的距离增大逐渐减少,其垂直分布仍符合地面源排放的扩散分布形式;不同风速条件下随风速增大,则污染物散布愈广,相应局部浓度降低。对采样试验结果与相应数值模拟结果进行了对比,两者在趋势上比较一致,通过误差分析,得到采样试验与数值模拟结果的平均偏差仅为0.013mg/m3,平均比例误差仅为0.406,证实了模型的有效性。

根据大气扩散方程建立公路隧道峒口污染物扩散的物理数学模型,并对某城市隧道峒口在冬、夏两季主导风向情况下co扩散情况、浓度分布进行了数值模拟。数值计算结果表明,在距地面1.5m的标高上co集中隧道引道坡附近,对人行道附近人员影响较小;在横向风向下,局部地区co浓度超标。

基于标准的kε双方程湍流模型,数值模拟了2种峡谷宽高比和4种建筑物宽高比下的开阔地域街道峡谷内部气流场.模拟结果表明,峡谷上部生成一顺时针大旋涡,并在此大旋涡的驱动下,峡谷内部形成一个逆时针旋涡;建筑物宽高比(w/h)对峡谷内部气流场具有显著影响,在w/h较小的情况下(如w/h=1/5),峡谷上部顺时针旋涡向峡谷内扩展而挤压峡谷内的逆时针旋涡,在峡谷宽高比(b/h)一定的前提下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随w/h的减小而增大,而在w/h一定的条件下,上部顺时针旋涡向峡谷内部扩展的程度随b/h的加大而增强.从上述峡谷内部流场的特征中可推断出,在建筑物高度一定的条件下,缩小建筑物宽度和加大峡谷宽度会增强峡谷内外空气的交换,从而有利于峡谷内空气品质的改善.

为分析突发状况下典型强潮河口污染物的扩散输移机理,提出恰当的应对措施以尽量减小污染物对水质的影响,基于正交曲线坐标系中不可压缩、boussinnesq本构关系假定下的navier-stokes方程,对钱塘江河口发生突发性污染事件时污染物的扩散输移进行了数值模拟,并通过改变上游边界条件获得了不同径流量下的污染物扩散状况.计算表明:一旦钱塘江河口受污后污染物既在径流作用下向下游输移扩散,也在涨潮流控制下向上迁移影响上游水质,受污各点的污染物浓度大小变化在每个潮周期内与相应的水位涨落变化相反.加大钱塘江河口的上游流量能够加快污染物的迁移扩散,有利于减小污染物对上下游水质的影响,从而达到尽快消除污染实现水质安全的目的.