植物阻力特性及捕集粒子性能研究
发布时间：2023-12-10 13:56
随着经济的发展,工业化、城市化进程的加快,工业厂房、汽车和建筑物的含有量持续增加,导致相关污染物排放量显著增加,大气颗粒物污染日益加剧,给人类的生产生活带来巨大影响,成为我国面临的重大问题。为了解决环境污染问题,除了从根源上减少污染物的排放外,对于已经产生的大气颗粒物则通过环境工程技术措施进行去除。绿色植物作为城市中常见的配置设施,凭借其叶片表面复杂的结构可以有效地吸附颗粒物,将颗粒物从大气中去除,成为经济有效治理大气污染的首选方式,被誉为大自然的空气过滤器。但是茂密的树木会造成空气流动阻力增大,造成污染物稀释能力弱、扩散速度慢,不利于污染物的去除,因此研究植物流动阻力特性以及捕集粒子特性的综合效应具有重要意义。通过对现有文献的整理和研究发现,国内外针对植物流动阻力特性研究大多停留在树冠尺度上,对于微观层面的叶片尺度几乎没有研究;对于树木的“滞尘”效应,国内学者主要通过现场测量的方式定量分析叶片捕集颗粒物的效果,国外学者对大气颗粒物在植物冠层中的干沉积进行了理论及风洞试验研究,却很少有学者从叶片层面分析滞尘机理以及影响因素。本文主要通过理论分析、CFD模拟与文献实验数据验证相结合的方法...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 树冠阻力特性研究现状
1.2.2 植物捕集颗粒物的研究现状
1.2.3 树木对于街谷内污染物浓度影响的研究现状
1.3 本文主要研究内容及创新点
第二章 理论基础与研究方法
2.1 计算流体力学基础
2.1.1 计算流体力学概述
2.1.2 流体力学基本方程
2.2 计算流体力学CFD模拟介绍
2.2.1 控制方程的离散化
2.2.2 离散方程的求解
2.3 计算流体力学的湍流模型
2.3.1 大涡模拟
2.3.2 基于雷诺平均的N-S方程组模型
2.4 主要使用软件介绍
2.4.1 建模软件
2.4.2 模拟计算软件
2.4.3 前处理软件—网格划分
2.4.4 后处理软件
第三章 植物叶片流动阻力特性研究
3.1 植物叶片流场模型和边界条件
3.1.1 流场模型的建立
3.1.2 边界条件
3.2 研究流动阻力的数值计算方法
3.3 流动阻力结果可靠性验证及流场特性
3.3.1 数值结果的可靠性验证
3.3.2 流场特性
3.4 结果分析与讨论
3.4.1 压差与速度、叶面积指数的关系
3.4.2 压差与迎风角度的关系
3.4.3 阻力系数分析
3.5 本章小结
第四章 单叶片对粒子的捕集
4.1 物理问题及研究方法
4.1.1 流场模型
4.1.2 粒子运动轨迹方程及求解
4.1.3 粒子的捕集效率
4.2 结果与讨论
4.2.1 粒子绕叶片表面运动的轨迹特征
4.2.2 风速对叶片捕集粒子的影响
4.2.3 迎风角度对捕集效率的影响
4.2.4 捕集效率公式拟合
4.2.5 植物单叶片捕集总效率预测公式的验证
4.3 结语
第五章 多叶片捕集粒子性能及干沉积研究
5.1 引言
5.2 模型回顾
5.2.1 Slinn植物表面沉积模型
5.2.2 Zhang.J的粗糙表面颗粒沉积模型
5.3 物理模型及研究方法
5.3.1 物理模型
5.3.2 周围流场求解
5.3.3 粒子运动轨迹方程求解
5.3.4 粒子的捕集效率
5.4 结果与讨论
5.4.1 多叶片捕集粒子效率与各参数关系
5.4.2 多叶片捕集粒子效率的拟合
5.4.3 拟合公式的验证
5.5 结论
第六章 树木对街谷内颗粒物浓度影响
6.1 研究方法
6.1.1 CFD建模和网格划分
6.1.2 边界条件
6.1.3 交通污染物模拟
6.1.4 树木对颗粒物的影响
6.1.5 无量纲浓度
6.1.6 评价指标
6.2 模型验证
6.2.1 流场验证
6.2.2 颗粒物浓度场验证
6.3 结果
6.3.1 种植两列树的模型
6.3.2 街谷中央种植一列树的模型
6.3.3 植被效应TR(%)
6.3.4 建筑物背风侧、迎风侧浓度变化
6.3.5 行人水平处浓度变化
6.3.6 树木的空气动力学效应和沉积效应
6.4 结论
第七章 结论与展望
7.1 课题研究结论
7.2 展望与建议
参考文献
附录一
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3872540
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 树冠阻力特性研究现状
1.2.2 植物捕集颗粒物的研究现状
1.2.3 树木对于街谷内污染物浓度影响的研究现状
1.3 本文主要研究内容及创新点
第二章 理论基础与研究方法
2.1 计算流体力学基础
2.1.1 计算流体力学概述
2.1.2 流体力学基本方程
2.2 计算流体力学CFD模拟介绍
2.2.1 控制方程的离散化
2.2.2 离散方程的求解
2.3 计算流体力学的湍流模型
2.3.1 大涡模拟
2.3.2 基于雷诺平均的N-S方程组模型
2.4 主要使用软件介绍
2.4.1 建模软件
2.4.2 模拟计算软件
2.4.3 前处理软件—网格划分
2.4.4 后处理软件
第三章 植物叶片流动阻力特性研究
3.1 植物叶片流场模型和边界条件
3.1.1 流场模型的建立
3.1.2 边界条件
3.2 研究流动阻力的数值计算方法
3.3 流动阻力结果可靠性验证及流场特性
3.3.1 数值结果的可靠性验证
3.3.2 流场特性
3.4 结果分析与讨论
3.4.1 压差与速度、叶面积指数的关系
3.4.2 压差与迎风角度的关系
3.4.3 阻力系数分析
3.5 本章小结
第四章 单叶片对粒子的捕集
4.1 物理问题及研究方法
4.1.1 流场模型
4.1.2 粒子运动轨迹方程及求解
4.1.3 粒子的捕集效率
4.2 结果与讨论
4.2.1 粒子绕叶片表面运动的轨迹特征
4.2.2 风速对叶片捕集粒子的影响
4.2.3 迎风角度对捕集效率的影响
4.2.4 捕集效率公式拟合
4.2.5 植物单叶片捕集总效率预测公式的验证
4.3 结语
第五章 多叶片捕集粒子性能及干沉积研究
5.1 引言
5.2 模型回顾
5.2.1 Slinn植物表面沉积模型
5.2.2 Zhang.J的粗糙表面颗粒沉积模型
5.3 物理模型及研究方法
5.3.1 物理模型
5.3.2 周围流场求解
5.3.3 粒子运动轨迹方程求解
5.3.4 粒子的捕集效率
5.4 结果与讨论
5.4.1 多叶片捕集粒子效率与各参数关系
5.4.2 多叶片捕集粒子效率的拟合
5.4.3 拟合公式的验证
5.5 结论
第六章 树木对街谷内颗粒物浓度影响
6.1 研究方法
6.1.1 CFD建模和网格划分
6.1.2 边界条件
6.1.3 交通污染物模拟
6.1.4 树木对颗粒物的影响
6.1.5 无量纲浓度
6.1.6 评价指标
6.2 模型验证
6.2.1 流场验证
6.2.2 颗粒物浓度场验证
6.3 结果
6.3.1 种植两列树的模型
6.3.2 街谷中央种植一列树的模型
6.3.3 植被效应TR(%)
6.3.4 建筑物背风侧、迎风侧浓度变化
6.3.5 行人水平处浓度变化
6.3.6 树木的空气动力学效应和沉积效应
6.4 结论
第七章 结论与展望
7.1 课题研究结论
7.2 展望与建议
参考文献
附录一
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3872540
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