城市街区流场和污染物扩散的模拟研究

发布时间：2024-12-21 22:40

　　本文通过耦合CFD(计算流体力学)模式和中尺度天气模式,模拟了甘肃省榆中县城区的大气流动和污染物扩散。模式选用Fluent计算流体力学模式和WRF中尺度大气模式。首先利用榆中县城外场观测试验数据,检验了Fluent用于模拟城市区域流场和污染物扩散的可行性,而后利用WRF模式进行积分运算,模拟结果通过单向传递方式为Fluent提供边界条件,继而进行城市区域的精细尺度模拟。WRF模式模拟采用4重嵌套,最里层计算区域覆盖了县城范围,其水平分辨率为lkm,使用NCEP1。×1。再分析资料作为WRF模式的初始条件和边界条件。WRF模式积分24h,从2011年10月7日08：00-8日08：00。通过与实况资料对比,WRF对天气形势和气象要素的模拟都与实况吻合得很好。风向误差小于300,风速误差小于1.5m/s,温度误差小于1℃时,10m风向、风速、2m温度的模拟准确率分别为0.54、0.46和0.64。WRF-Fluent耦合模式利用WRF模拟10min/次的结果,计算了5个小时,从10月7日15：00-20：00,其中15：15-18：45为有污染物释放阶段,与外场观测一致。WRF-Fluent...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 风洞试验
        1.2.2 外场观测
        1.2.3 数值模拟
    1.3 论文主要内容及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
第二章 流体力学基本理论简介
    2.1 流体及其流动状态分类
    2.2 流力学基本方程
        2.2.1 质量守恒方程(连续方程)
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
        2.2.4 标准k-ε湍流方案
    2.3 初始条件和边界条件
        2.3.1 初始条件
        2.3.2 边界条件
第三章 计算流体力学软件及中尺度天气模式
    3.1 计算流体力学软件
        3.1.1 Fluent软件
        3.1.2 网格生成方法及Gambit软件
        3.1.3 Tecplot后处理
    3.2 中尺度天气模式WRF
第四章 实际观测资料驱动下的Fluent模拟试验
    4.1 外场试验介绍
    4.2 数值验证试验
    4.3 数值模拟结果
        4.3.1 流场模拟结果
        4.3.2 污染物模拟结果
第五章 WRF模式驱动下计算流体力学预测试验
    5.1 WRF模式输出场
        5.1.1 试验设置
        5.1.2 模拟结果
    5.2 WRF模式结果驱动Fluent
        5.2.1 Fluent试验设置
        5.2.2 驱动方法
    5.3 WRF-Fluent预报结果
        5.3.1 流场分析
        5.3.2 污染物扩散分析
    5.4 Fluent用于城市流场和污染物扩散模拟的讨论
第六章 结论及展望
    6.1 本文的主要结论
    6.2 不足与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：4019018