学 生：王存海指导教师：易红亮答辩日期：2011年6月28号2011年本科毕业生毕业设计答辩汽车尾气的传播特性目 录n计划进度n大空间无风条件汽车尾气的扩散模拟n峡谷模型中污染物的扩散模拟n十字街口中污染物的扩散模拟n58周 进行数值模拟前的的准备学习以及条件参数的确定n914周 用FLUENT软件对汽车尾气在不同外界条件下的扩散进行数值模拟n1517周 修改建筑布局后再次用FLUENT软件对汽车尾气的扩散进行数值模拟，得到优化结果。n1819周 撰写论文，答辩计划进度物理模型结构示意图大空间无风条件下汽车尾气的扩散模拟源-汽车尾气口尾气口放大示意图对象尺寸整体尺寸（XY）50m30m尾气口直径（R）0.1m尾气口中心离地面高度（H）0.3m汽车尾气口边界条件对象边界条件类型FLUENT中具体对应设置污染物（CO）释放面速度入口 2.5m/sVelocity-inlet右侧面和顶面充分发展出口outflow其他面固体壁面Wall大空间无风条件下汽车尾气的扩散模拟模拟结果大空间无风条件下汽车尾气的扩散模拟结果分析1.尾气由尾气口排除后迅速和空气混合，从污染物（CO）过渡到空气的浓度梯度很小；2.由于模拟物为密度比空气稍小的CO，因此其由尾气口排除后会慢慢上升并扩散，由于是在静风条件下模拟的，因此扩散比较均匀；3.经过大约10秒后污染物在2m3m的人的主要活动区浓度达到最大；4.经过一段较长时间后污染物会在较空间内趋于均匀分布，并受地面（WALL）影响在靠近地面的一段距离内分布较为集中。大空间无风条件下汽车尾气的扩散模拟三维峡谷街区中污染物的扩散模拟三视图俯视图物理模型模型假设三维峡谷街区中污染物的扩散模拟模型中建筑均为外形规则布局对称的建筑；除研究的污染物释放面以外没有别的污染源，不考虑街道上行人等物体的影响；由于本模拟过程中不涉及温度的急剧变化，不予考虑热源，各个面均为绝热面；由于研究空间内对温度场要求不高，假设为无温差，将研究空间内温度场视为均匀温度场，温度为300K；本文研究对象为低速流体，可以认为气流不可压缩，并考虑重力影响；风度分布符合标准的指数分布；CO释放面均匀释放CO，不随时间变化。模拟参数对象对象参数参数地面CO入口质量入口（MASS-FLOW-INLET）5.4910-3kg/s右侧面出口充分发展出口（OUTFLOW）顶面和两个侧面对称边界条件（SYMMETRY）其他面无滑移固壁（WALL）多相流模型混合物模型（MIXTURE）湍流模型RNG k- 模型其他参数见论文具体设置三维峡谷街区中污染物的扩散模拟n风速入口-根据实际情况入口处风速符合指数分布，本文具体为：V=5*(z/10)0.2m/s 入口风速分布示意图如下：整个入口区域上的风速示意图高度为020m区域上的风速示意三维峡谷街区中污染物的扩散模拟风速入口的 UDF代码实现上图中风速分布使用的用户自定义函数(UDF)的C源代码#include udf.hDEFINE_PROFILE(velocity_inlet, thread, position)Real xND_ND; /定义质心坐标所 在的数组Real z; /定义质心z坐标变量Face_t, f; /定义face_t类型的变量fBegin_f_loop(f, thread) F_CENTROID(x, f, thread); /从Fluent函数得到个网格质心坐标，并赋值给矢量x z=x1; /x0代表质心的横坐标，x1代表质心的竖坐标 F_PROFILE(f,thread,position)=5*pow(z/10.0,0.2); /定义指数风速End_f_loop(f, thread)三维峡谷街区中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布三维峡谷街区中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布三维峡谷街区中污染物的扩散模拟n在人的主要活动区（Z=1.8 m处）CO浓度依然很高n建筑物较高的一侧污染物浓度较大，这是由于建筑物的不对称性引起的不对称风速造成的n在高于100 m处污染物已基本扩散至峡谷街道以外n在最高建筑物（建筑物2，h=40 m）附近存在明显的存在局部污染物浓度较高的区域，这是由于较高建筑物周围形成的强烈漩涡大幅度的改变了局部气流特征的原因n在垂直街道的方向上，污染物呈不规则对称趋势分布，这是受到街道建筑分布的对称性和建筑高度不尽相同的双重因素的影响CO浓度分布结果分析三维峡谷街区中污染物（CO）的扩散和分布情况模拟模拟结果-混合物速度分布三维峡谷街区中污染物的扩散模拟n建筑物后身处形成明显的漩涡（矢量图上成漩涡形状，云图上出现反向速度），建筑物越高，形成越典型的漩涡n受建筑物不对性的影响，街道左右两侧风速分布不均匀n混合物气流随高度的增加整体呈增加的趋势，但在局部地区受建筑物布局的影响会有急剧增大或者减小n综合分析知，气流速度受建筑物的高度分布影响十分明显，在局部地区形成强烈的漩涡气流，而在另外一些地区则形成气流死区混合物速度分布结果分析三维峡谷街区中污染物的扩散模拟三维十字街口中污染物的扩散模拟物理模型建筑群坐标系原点计算区域（500m(X)500m(Y) 150m(Z) ）XZY模拟参数对象对象参数参数地面CO入口质量入口（MASS-FLOW-INLET）5.4910-3kg/s右侧面出口充分发展出口（OUTFLOW）顶面和两个侧面对称边界条件（SYMMETRY）其他面无滑移固壁（WALL）多相流模型混合物模型（MIXTURE）湍流模型RNG k- 模型其他参数见论文具体设置三维十字街口中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布和混合物速度分布 (a)浓度（kg/m3） (b)流速（m/s）近地面处（Z=0.1 m）的CO浓度和速度分布三维十字街口中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布和混合物速度分布 (a)浓度（kg/m3） (b)流速（m/s）高度Z=1.8 m处的CO浓度和速度分布三维十字街口中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布和混合物速度分布 (a)浓度（kg/m3） (b)流速（m/s）高度Z=5 m处的CO浓度和速度分布三维十字街口中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布和混合物速度分布 (a)浓度（kg/m3） (b)流速（m/s）高度Z=20 m处的CO浓度和速度分布三维十字街口中污染物的扩散模拟模拟结果-CO浓度分布和混合物速度分布 (a)浓度（kg/m3） (b)流速（m/s）高度Z=40 m处的CO浓度和速度分布三维十字街口中污染物的扩散模拟n污染物在峡谷街区内的浓度较高，特别是近地面附近以及与风向平行的街道内的下风处，污染物的浓度随高度增加而减小；n街道的走向对污染物的浓度分布有明显影响，当街道与风向平行或者夹角较小时，街道内的污染物浓较大，浓度梯度较小；当街道走向与风向垂直或者夹角较大时，街道内污染物浓度较小且浓度梯度较大；n建筑物的布局对气流特征和污染物分布有较为明显的影响，在街道内左右两侧的气流存在明显的不对称特性，这是由于建筑物的不对称性引起的；n不同高度上污染物浓度也呈现出规律性的特征。结果分析三维十字街口中污染物的扩散模拟n汽车尾气的扩散和传播受多种因素的影响，其中风向和街道的夹角大小以及街道两侧建筑物布局对其影响较大；n街道两侧建筑物较低或者建筑物高度相近时，街道内的气流相对均匀，街道两侧建筑物较高或者高度差异很大时，街道内尤其是建筑物附近容易产生强烈的漩涡气流；n风向和街道夹角较大时，街道内的污染物浓度较小且沿街道方向上污染物浓度均匀，风向和街道浓度较小时，街道内污染物浓度较大且街道内下风向出污染物浓度较大。结 论致 谢