海盐气溶胶在海岸大气边界层中运动规律的研究

发布时间：2021-01-07 13:12

　　海盐气溶胶是海岸大气边界层中一种普遍存在的细颗粒悬浮物,其对海岸带的辐射平衡、大气环境、建筑物腐蚀、人与植被的健康、土地的盐碱化等多各方面起到重要的影响。由于研究手段等因素的制约,目前海盐气溶胶在海岸带的运动规律和动力学过程还有许多方面未被清晰认识。因此,本文首次将大涡模拟方法引入到此课题的研究中,以更进一步从细观尺度探索海盐气溶胶在海岸带的运动规律和不同种海岸下垫面对海盐气溶胶运动过程的影响。针对目前观测结果无法准确描述海岸带海盐气溶胶沉降规律的现状,本文引入一个现有的气溶胶沉降解析理论,并通过大涡模拟结果对其进行了修正。通过和观测数据的比较,修正后的模型被证明可以合理地反映较大颗粒海盐沉降率变化。本文提出,海盐气溶胶在海岸带沉降量是不同大小海盐颗粒沉降的积分总和,各种颗粒的沉降率变化满足修正的理论形式,即沉降率在近海岸线处变化较为缓慢,随后以幂函数律下降。在此基础上,海岸带下垫面的糙度、热力条件、冠层覆盖情况等都会对海盐气溶胶的输移和沉降规律造成影响。海岸下垫面糙度的突增会使得海盐气溶胶在向内陆传播的过程中出现浓度剖面中最大浓度位置逐步升高的现象。当海岸上的大气变成对流状态时,大气... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 海盐气溶胶的动力学特征
        1.2.1 海盐气溶胶的产生
        1.2.2 海盐气溶胶的输移扩散
        1.2.3 海盐气溶胶在海岸带的沉降规律
    1.3 研究现状
        1.3.1 目前的两种研究方法
        1.3.2 目前研究在认识上的不足
    1.4 本文研究内容
第2章 海岸尺度下的海盐气溶胶大涡模拟模型
    2.1 概述
    2.2 基本控制方程
    2.3 数值方法
    2.4 边界条件
    2.5 并行计算
    2.6 小结
第3章 海盐气溶胶在海岸带传输与沉降的一般规律
    3.1 概述
    3.2 模拟设置
    3.3 大涡模拟结果与对比
    3.4 海盐气溶胶在海岸带沉降的一般规律
        3.4.1 海盐气溶胶在海岸线上的平均浓度剖面
        3.4.2 大颗粒海盐的沉降速度
        3.4.3 不同尺寸海盐气溶胶的产生通量
        3.4.5 海岸线上颗粒浓度剖面
        3.4.6 对海盐气溶胶沉降率变化一般规律的探讨
    3.5 小结
第4章 海岸热力作用对海盐气溶胶运动的影响
    4.1 概述
    4.2 模型设置
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 热力内边界层特征
        4.3.2 海盐气溶胶运动特征
    4.4 小结
第5章 海岸植被冠层对海盐气溶胶运动的影响
    5.1 概述
    5.2 模型设置
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 植被冠层流动的流场特征
        5.3.2 海岸森林中海盐颗粒的动力学特征
    5.4 小结
第6章 海岸城市冠层对海盐气溶胶运动的影响
    6.1 概述
    6.2 模型设置
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 海岸拟形城市冠层内的大气动力特征
        6.3.2 海岸城市冠层对不同尺寸海盐颗粒的影响
        6.3.3 城市冠层高度的影响
    6.4 小结
第7章 结论
    7.1 主要结论
    7.2 论文创新点
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]城市大气环境的大涡模拟研究进展[J]. 崔桂香,张兆顺,许春晓,黄伟希.  力学进展. 2013(03)
[2]A composite model for complex building street configuration in a large eddy simulation of local urban atmospheric environment[J]. LIU YuShi 1,CUI GuiXiang 1,WANG ZhiShi 2,HUANG WeiXi 1,XU ChunXiao 1 & ZHANG ZhaoShun 1 1 Department of Engineering Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China;2 Department of Civil and Environmental Engineering,University of Macau,Macao,China.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(04)
[3]海盐粒子含量测定方法对比研究[J]. 杨德模,秦晓洲,凌勇,杨晓然.  装备环境工程. 2010(01)
[4]沿海工业城市灰霾天气增多与海盐气溶胶粒子的关系[J]. 吴兑.  广东气象. 2009(02)
[5]城市大气微环境大涡模拟研究[J]. 崔桂香,史瑞丰,王志石,许春晓,张兆顺.  中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2008(06)
[6]大涡模拟与大气边界层研究——30年回顾与展望[J]. 蒋维楣,苗世光.  自然科学进展. 2004(01)
[7]中国大气气溶胶研究综述[J]. 毛节泰,张军华,王美华.  气象学报. 2002(05)
[8]再论悬移质浓度垂线分布的两种类型及其产生的原因[J]. 王光谦,倪晋仁.  水动力学研究与进展（A辑）. 1991(04)
[9]论悬移质浓度垂线分布的两种类型及其产生的原因[J]. 倪晋仁,王光谦.  水利学报. 1987(07)

博士论文
[1]悬移质泥沙输移的大涡模拟研究[D]. 白静.清华大学 2013
[2]城市大气微环境大涡模拟研究[D]. 刘玉石.清华大学 2012



本文编号：2962621