丘陵地形大气污染物输移扩散风洞实验

论文摘要

在风洞中对丘陵地形大气污染物输移扩散规律进行了模拟实验研究。在直流抽吸式低速风洞中用发烟流动显示和粒子图像测量技术对单丘、纵列双丘地形下大气污染物输移扩散规律进行了模拟实验。研究了不同气流自由来流速度1米/秒、2.3米/秒、3.6米/秒下大气污染物在单丘、纵列双丘地形下的输移扩散规律。研究发现,(1)不同气流的自由来流速度下,大气污染物输移扩散具有不同的规律。流速低时,烟雾在法向(垂向)高度方向上具有更宽的扩散范围;流速高时,烟雾在法向(垂向)高度方向上的扩散范围较小;气流的自由来流速度影响污染物的法向(垂向)扩散高度,不影响污染物的展向(横向)扩散范围;气流的自由来流速度增大,使污染物浓度最大值位置向下游偏移。(2)在丘陵迎风面和背风面,分别各有一个强烈的分离旋涡运动,使污染物的输移扩散作用更强烈,扩散加剧,浓度较低,特别是山顶迎风面污染物的遮蔽效果较差。(3)在半山腰高度,山峰前后浓度的变化受风速影响较大,风速为1.0m/s时,山峰前浓度要大于山峰后浓度;风速为2.3m/s时,山峰前浓度与山峰后浓度接近;风速为3.6m/s时,山峰前浓度要小于山峰后浓度。山峰前1.0m/s风速下的污染物浓度大于2.3m/s风速下的污染物浓度;山峰后1.0m/s风速下的污染物浓度小于2.3m/s风速下的污染物浓度。(4)由于山丘对气流的阻挡作用,在山后产生了周期性的反对称卡门涡街结构,使污染物的浓度的变化具有一个周期大约为0.4秒的大尺度脉动周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 大气污染概述
• 1.1.1 大气基本概念
• 1.1.2 大气污染物
• 1.1.3 国内大气污染现状
• 1.1.4 国外大气污染现状
• 1.2 大气污染与污染物的扩散
• 1.2.1 影响大气污染程度的因素
• 1.2.2 大气污染物的扩散与气象因子的关系
• 1.2.3 大气污染物扩散和下垫面的关系
• 1.2.4 影响大气污染物在大气中扩散的非气象过程
• 1.3 大气污染物扩散的研究
• 1.3.1 大气污染物扩散研究发展历程
• 1.3.2 大气污染物扩散研究途径
• 1.3.3 污染物扩散模式研究
• 1.3.4 湍流被动标量研究的最新进展
• 1.4 湍流风场研究简介
• 1.5 本文的工作
• 第二章 实验设备与测量技术
• 2.1 大气污染物输移扩散风洞模拟概述
• 2.2 大气湍流扩散风洞实验原理
• 2.2.1 相似性要求
• 2.2.2 大气湍流边界层模拟
• 2.2.3 实验浓度值无量纲化表示方法
• 2.3 实验仪器与设备
• 2.3.1 TULTWT 低（变）湍流度风洞
• 2.3.2 流动图像采集记录系统
• 2.3.3 流场显示系统
• 2.3.4 IFA300 恒温热线风速仪
• 2.3.5 三维计算机自动控制步进电机坐标架
• 2.3.6 实验模型和实验概述
• 2.4 实验与测量技术
• 2.4.1 流动模拟的相似准则与相似参数
• 2.4.2 粒子图像测量技术（ＰＩＶ）
• 2.4.3 浓度场空间分布的测量
• 2.4.4 热线测速技术
• 第三章 实验结果分析与讨论
• 3.1 单丘模拟实验
• 3.1.1 发烟口朝上，不同风速下竖直纵向剖面图像分析
• 3.1.2 发烟口水平，不同风速下竖直纵向剖面图像分析
• 3.1.3 发烟口水平，不同风速下水平剖面图像分析
• 3.2 双丘模拟实验
• 3.2.1 时均浓度分布
• 3.2.2 瞬时浓度分布
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢