城市街区建筑物附近空气质量的研究

摘要

室内外空气质量变化及其相互间的关系已经是暖通空调和环境等学科共同关心的重要问题。由于室内环境直接与外界环境相通，而室内新风直接来源于室外，故室外大气环境质量将直接影响到室内空气品质，因此，研究城市街区建筑物附近空气质量有着重要意义。
　　 为分析不同热力条件下建筑物附近流场和粒子浓度分布特征，以及室外颗粒物向室内迁移的潜在趋势，在验证了所用数值计算方法准确性的基础上，本文采用数值模拟的方法，分别就不同热力条件下，不同背景风速和建筑布局等对建筑物附近流场和粒子浓度分布的影响进行了模拟，以对人体健康有重要影响的PM2.5为典型粒子，讨论了建筑物附近区域的PM2.5空间浓度分布，并详细分析了街区中轴面和街谷横剖面以及呼吸面上粒子浓度的变化特征。结果表明：地面温度越高，大气稳定度越小，越有利于街谷内外气流的交换，从而降低街谷内部的污染物浓度。
　　 为分析处于建筑物不同位置房间空气质量受室外污染的潜在威胁，本文引出了室外颗粒物单位时间内向室内的迁移量K的概念。对建筑物附近流场和不同位置K的分析结果表明：不同背景风速、风向对地面热力作用效果均有影响，其中风向变化对热力条件的作用效果更加显著。污染物在45°风向下的街谷中轴面以及呼吸面上浓度比0°风向时小得多；在窗户开启时，单位时间侵入房间的颗粒物迁移量也比0°风向下小。通过对不同热力条件和建筑物间距下的各典型截面上的浓度分布结果的讨论发现，街谷中散放的气溶胶粒子，在不同的建筑间距下呈现了不同的分布特征，间距越小，热力作用效果越不显著，污染物浓度越高，越不利于街谷内部污染物的扩散。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 本文的研究工作

第二章 研究现状与同顾

2.1 城市建筑物周围流场、温度场的研究

2.2 城市街区污染物浓度场的研究

2.3 本章小结

第三章 数值模拟理论及模型验证

3.1 CFD技术与FLUENT软件简介

3.2 流体动力学控制方程

3.3 湍流的数学模型

3.3.1 紊流的数值模拟方法

3.3.2 紊流的方程模型

3.3.3 常用的离散格式

3.3.4 紊流模型对近壁处的处理

3.4 本文采用的数学模型的验证

3.5 本章小结

第四章 热力条件对街区内流场和大气稳定度的影响

4.1 地面热力条件对街区流场和大气稳定度的影响

4.1.1 热力条件对街区流场的影响

4.1.2 热力条件对街区大气稳定度的影响

4.2 风速对热力条件作用效果的影响

4.3 风向对热力条件作用效果的影响

4.4 建筑间距对热力条件作用效果的影响

4.5 本章小结

第五章 建筑小区颗粒物浓度分布及对室内空气质量的潜在威胁

5.1 街区内颗粒物浓度分布的模拟结果

5.1.1 不同风速和热力条件下街谷内部浓度场分布特征

5.1.2 不同风向和热力条件下街谷内部浓度场分布特征

5.1.3 不同建筑间距和热力条件下街谷内部浓度场分布特征

5.2 街区呼吸面上浓度场分布

5.2.1 不同风速街区呼吸面上浓度场分布

5.2.2 不同风向街区呼吸面上浓度场分布

5.2.3 不同间距街区呼吸面上浓度场分布

5.3 街区内不同气象参数和热力条件下各房间压力场模拟结果

5.3.1 不同风速下压力场分布特征

5.3.2 不同风向下压力场分布特征

5.3.3 不同间距下压力场分布特征

5.4 室外颗粒物向建筑物不同位置房间的迁移趋势

5.4.1 不同风速条件下各房间颗粒物迁移趋势

5.4.2 不同风向条件下各房间颗粒物迁移趋势

5.4.3 不同间距和热力条件下各房间颗粒物迁移趋势

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢