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微气候环境下滨水小区内气流及颗粒物扩散的特性研究

郭琼琼  
【摘要】:城市水体可调节周边环境的温湿度,并与建筑物形成特定的微气候环境。水体的亲和性和观赏性使其周边区域具有很强的商业价值,所以吸引了大量开发商在其周边区域开发商业及住宅小区。随着滨水小区的增多,来往车辆和人类活动也随之骤增,造成了颗粒物的大量排放,严重威胁着小区内居民的身心健康。颗粒物在滨水小区内的扩散受到多种因素的影响,因此,研究微气候环境下滨水小区内气流和颗粒物的输运机理具有重要意义。论文以三维滨水小区模型(水体和污染源位于小区西侧)为研究对象,基于RNG k﹣ε湍流模型、Mixture模型和离散相模型,以汽车尾气排放的细颗粒物为污染源,水体表面蒸发的水蒸气为大气湿度的改变源,建立了水蒸气和颗粒物在滨水小区内扩散传输的数值计算模型。以武汉市某滨水小区为对象进行实测,测试了各个测点处的风速、相对湿度、温度和颗粒物质量浓度,并将实测所得的变化趋势与数值模拟相对比,结果显示实测结果与数值模拟结果具有相同的变化趋势。模拟结果表明相对湿度越大,流场内水蒸气的质量分数越大,但其增大的速率有所减慢;在不考虑颗粒间凝并的情况下,颗粒物质量浓度与相对湿度(≤70%)呈正比;风向对污染物分布有着决定性的影响,分析发现东北风向时滨水小区内的风环境最佳,通风效果最好,颗粒物能够快速扩散和消除;环境温度影响滨水小区内气流和颗粒物的扩散分布,当环境温度=27.5℃时滨水小区内的颗粒物质量浓度比=5.2℃时的低,水蒸气质量分数比=5.2℃时的高,所以=27.5℃时滨水小区内的环境质量和居民的舒适度都优于=5.2℃。最后,根据已建立的数值计算模型,对四种不同建筑排列形式模型(递增型、递减型、凹型和凸型)的滨水小区内水蒸气和颗粒物扩散特性进行求解分析。结果显示递增型滨水小区内水蒸气的扩散范围和含量都高于其他三种模型;递减型滨水小区内颗粒物的扩散范围最小,但第一列建筑物迎风面前颗粒物的质量浓度最高,相反地,凹型滨水小区内颗粒物的扩散范围最大,但第一列建筑物前颗粒物的质量浓度最低。


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