城市街道峡谷内机动车排放活性污染物扩散研究

摘要

随着城市化进程的持续推进,大城市的高层建筑与机动车密度逐渐升高,十分容易形成大量的机动车尾气在“街道峡谷”中积聚的局部重度污染现象,研究城市街道峡谷内空气污染的影响因素及特征具有积极的现实意义。本文用CFD方法对宽高比等于1的对称街道峡谷进行二维数值建模,考虑在日光照射的条件下污染气体发生光化学反应的同时,模拟计算并探讨街道峡谷中机动车排放气体演变扩散的特征及影响因素。
　　引用两组风洞试验数据,利用相似原理,对本文建立的街道峡谷模型进行了验证,结果表明风洞试验结果与数值仿真结果吻合较好。研究中使用了两种不同的化学反应机理:采用简化的NO-NO2-O3反应机理,改变排放强度、受阳光照射地面加热强度、来流风速等仿真参数,通过时间步进的仿真计算手段,给出了在这些不同条件参数下街道峡谷内的流场变化以及各污染物在街道峡谷中的平均浓度和分布情况;引入CBM-IV机制探究分析了排放源中不同的NOx和VOCs浓度和比例对于光化学烟雾重要生成物O3和PAN(过氧乙酰硝酸脂)浓度的影响规律,得出O3和PAN浓度随NO/NO2比值增大而递减,随VOCs浓度增大而递增,且O3浓度主要取决于NO/NO2比值,而PAN浓度更容易受到VOCs浓度水平的影响。同时计算比较了不同阳光照射强度下的生成物O3和PAN的浓度,光照增强,O3和PAN的浓度均有所提高。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 城市大气污染状况

1.3 城市机动车排放污染状况

1.4 城市街道峡谷内空气污染状况的研究进展

1.5 论文的研究意义及主要工作内容

第二章 街道峡谷的数学模型及数值模拟方法

2.1 街道峡谷污染物扩散的空气动力学模型

2.2 CFD离散求解计算方法介绍

2.3 街道峡谷污染物扩散模型介绍

2.4 街道峡谷仿真模型的可靠性验证

2.5 本章小结

第三章 NO-NO2-O3反应机理下的尾气扩散仿真

3.1 街道峡谷污染物扩散仿真及结果

3.2 污染物排放速度对污染物演变扩散的影响

3.3 地面受热强度对污染物扩散的影响

3.4 来流风速对污染物演变扩散的影响

3.5 本章小结

第四章 CBM-IV反应机制下的臭氧和PAN反应浓度分析

4.1光化学反应与CBM-IV反应机制介绍

4.2 街道峡谷模型中的CBM-IV仿真

4.3 O3和PAN浓度影响因素探究

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文