大气污染物扩散稀释的计算机模拟研究

摘要

以大气扩散的基本理论为依据,在高斯假设的基础上,先从点源的模式入手,充分比较和分析现阶段各点源扩散稀释模式,针对现有大气污染物扩散点源模式的不足,以干沉积模式、湿沉积及化学迁移的修正模式为依据,并考虑大气污染物的成分、数量和排放特性,提出源衰减斜烟羽模式.在研究中,用通用数据与其它点源扩散模式进行比较,发现源衰减斜烟羽模式能进一步提高计算的相对精度,完善了现有的大气污染扩散模式.在充分比较分析点源、有限长线源、无限长线源、面源、体源模式的基础上,选用简单、全面、实用的模式,借助于现有MATLAB的强大功能,创建大气扩散模式的计算机模拟软件包.大气扩散稀释软件包在MATLAB环境下运行,可直接调用大气扩散模式软件包里的函数,实现实时计算,快速求取预测点污染物浓度,并可将模拟结果可视化,直观形象的显示出预测点污染物浓度的扩散分布图,及其下风向污染物的扩散稀释趋势图.同时,软件包中含有DEMOS图形,可粗略显示大气污染物在其下风向某点浓度分布图及其下风向总体分布趋势图.用通用数据对软件包进行测试,取得了成功.在大气污染物扩散稀释的计算机模拟研究中,分析了不同模式间的相互关系,并对模型选择、参数处理、研究方法等提出了建议,对扩散模型的发展趋势及软件包的完善进行了探讨.但还应不断充实和完善大气污染物扩散稀释模式和大气污染物扩散稀释软件包,扩大其实用性,具体性,精确性.

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符号说明

第一章绪论

第二章大气扩散稀释模式

2.1大气扩散稀释模式的理论研究

2.1.1湍流统计理论

2.1.2梯度理论

2.2大气污染物扩散稀释计算机模拟的相关研究

2.3大气扩散模式的研究成果

2.3.1瞬时单烟团正态扩散模式

2.3.2连续点源烟羽扩散模式

2.3.3线源扩散模式

2.3.4面源扩散模式

2.3.5体源扩散模式

2.3.6长期平均浓度计算公式

2.3.7多源扩散模式

2.3.8扩散模式的修正

2.4大气扩散模式的新进展

2.4.1现有法规大气扩散模式的问题

2.4.2混合型烟羽扩散模式(HPDM)

第三章点源扩散模式研究

3.1源衰减斜烟羽模式

3.2其它模式

3.2.1高斯模式

3.2.2倾斜烟云模式

3.2.3部分反射倾斜烟云模式

3.2.4源衰减模式

3.2.5湿沉积修正模式

3.2.6化学迁移修正模式

3.3各种模式的试算及浅析

3.4小结

第四章大气污染物扩散稀释软件包

4.1 MATLAB语言

4.2软件包设计

4.3软件包结构

4.4大气扩散模式选取

4.4.1烟流抬升高度的计算

4.4.2稳定度的划分

4.4.3扩散参数的计算

4.4.4大气点源扩散模式

4.4.5线源扩散模式

4.4.6高架点源修正扩散模式

4.4.7面源扩散模式

4.4.8熏烟型扩散模式

4.5软件包程序设计

4.5.1大气污染物扩散稀释软件包

4.5.2计算结果及其可视化

4.5.3大气扩散模式的通用DEMOS

4.6大气扩散函数误差分析

第五章计算机模拟及结果分析

5.1烟流抬升的模拟

5.2点源扩散模型的计算机模拟及分析

5.2.1实例分析

5.3线源扩散模式的计算机模拟及分析

5.3.1无限长线源扩散模式的计算机模拟及分析

5.3.2有限长线源扩散模式的计算机模拟及分析

5.4面源扩散模式计算机模拟及分析

5.5封闭型扩散模式计算机模拟及分析

5.5.1实例分析

5.6熏烟型扩散模式计算机模拟及分析

5.6.1实例分析

5.7大气模式的通用DEMOS

5.7.1点源扩散模式DEMOS

5.7.2线源扩散模式DEMOS

5.7.3封闭型扩散模式DEMOS

第六章结论与展望

6.1结论

6.2建议与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文