论文题目: 基于多孔介质模型的城市滨江大道风环境数值模拟研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 市政工程
作者: 张楠
导师: 刘宝琛
关键词: 城市滨江大道,风环境,数值模拟
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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。2002年,建设部部长汪光焘提出交通容量和环境容量应结合考虑,但对于如何通过建筑密度的调整、建筑高差的改变、城市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,国内外尚未见报导。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拟研究,提出城市滨江大道可持续发展规划的有关协调判据、协调模型、定量指标等理论和方法。全文共五章,研究的主要内容有: (1)、针对市政道路两侧构筑物多,计算工作量大的特点,本文以计算机模拟作为最佳化设计工具,对市政道路两侧的众多建筑、道路进行参数化处理,扩展设计条件范围,将市政道路及两厢建筑群考虑成具有动量汇的多孔介质,并在此基础上对其进行网格划分,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。 (2)、突破以往以污染源数量控制,燃料更新研究的局限性,首次将城市滨江大道风环境视为与城市道路交通设施的建设、城市布局的调整、空气流动、辐射强度及建筑群、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。 (3)、用本文建立的城市滨江大道风环境的数值模拟模型,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、来流角度、建筑高度、建筑密度、污染物浓度、街道布局等规划方案中城市滨江大道风环境气流组织数值模拟结果,建立了一套正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、风速、有害气体浓度分布等
论文目录:
第一章 城市滨江大道风环境数值模拟研究目的意义、现状及本文研究内容
1．1 课题研究的背景和意义
1．2 城市滨江大道风环境研究历史和现状
1．2．1 理论研究
1．2．2 实验研究
1．2．3 数值模拟研究
1．3 本文研究主要工作内容
第二章 控制方程与物理模型
2．1 湍流现象概述
2．2 雷诺时均模拟方法
2．2．1 雷诺时均方程
2．2．2 标准κ-ε模型
2．2．3 RNGκ-ε模型
2．3 辐射模型
2．3．1 辐射模型的选择
2．3．2 DO辐射模型
2．4 多孔介质模型
2．4．1 多孔介质中的动量方程
2．4．2 多孔介质中的能量方程
2．4．3 多孔介质中的湍流模型
2．5 边界条件的处理
2．5．1 边界条件处理方法概述
2．5．2 壁面函数法
2．6 商用CFD软件简介
2．6．1 商用CFD软件结构
2．6．2 商用CFD软件分类
2．6．3 商用CFD软件解决问题步骤
2．6．4 ICEM CFD软件简介
2．7 本章小结
第三章 建模、网格构造及参数化处理方法
3．1 计算模型分析与描述
3．1．1 原始问题
3．1．2 抽象物理模型
3．2 几何建模和网格划分
3．2．1 几何建模
3．2．2 网格划分
3．3 数值模拟计算条件
3．3．1 建筑群参数化处理
3．3．2 边界条件的处理
3．3．3 计算方法
3．3．4 求解精度
3．4 本章小结
第四章 城市滨江大道风环境数值模拟结果分析
4．1 数值计算说明
4．2 速度场、温度场、湍动能场、耗散率场以及浓度场分析
4．3 不同风向下污染物扩散分析
4．3．1 0度风向
4．3．2 30度风向
4．3．3 60度风向
4．3．4 120度风向
4．3．5 150度风向
4．3．6 180度风向
4．4 同一位置，不同角度下污染物扩散分析
4．5 不同建筑格局对污染物扩散影响分析
4．6 不同污染物浓度扩散影响分析
4．7 不同街道宽度污染物浓度分析
4．8 本章小结
第五章 城市滨江大道风环境风洞实验研究
5．1 大气边界层的风洞模拟理论与技术
5．1．1 大气边界层概述
5．1．2 大气边界层风廓线分布
5．2 热线测量技术
5．2．1 热线测速的基本原理
5．2．2 热线风速仪的校准
5．2．3 湍流量的测量
5．2．4 测量结果的误差修正
5．3 大气边界层风速廓线的模拟实验
5．3．1 实验装置
5．3．2 实验过程
5．3．3 实验结果及其分析
5．4 城市滨江大道风环境的风洞模拟
5．4．1 道路及两厢建筑群模型
5．4．2 相似条件及实验方案
5．4．3 流场实验结果及与数值计算结果比较
5．4．4 误差分析
5．5 本章小结
第六章 结论及展望
参考文献
博士期间作者著作及发表的论文
致谢
发布时间: 2005-11-14
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