【摘 要】
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太阳辐射所引起的非稳态热环境对街区内气流结构和颗粒物扩散有重要影响.然而,面对大气温度的瞬态变化,采用适当方式拟合温度随时间变化关系表明这种影响目前还鲜有研究.确定非稳态热边界条件的表达.以二维建筑高度呈递增型排列的建筑群为研究对象,模拟研究不同理查森数(Richardson)下,建筑群内气流的流动特征,空气交换率(ACH),湍动能(TKE)和颗粒物浓度的时空变化.运用CFD方法结合RNG k-ε
【机 构】
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能源科学与工程学院,中南大学,湖南长沙,410083 能源科学与工程学院,中南大学,湖南长沙,41
【出 处】
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中国环境科学学会室内环境与健康分会第八届学术年会( IEHB 2017)
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太阳辐射所引起的非稳态热环境对街区内气流结构和颗粒物扩散有重要影响.然而,面对大气温度的瞬态变化,采用适当方式拟合温度随时间变化关系表明这种影响目前还鲜有研究.确定非稳态热边界条件的表达.以二维建筑高度呈递增型排列的建筑群为研究对象,模拟研究不同理查森数(Richardson)下,建筑群内气流的流动特征,空气交换率(ACH),湍动能(TKE)和颗粒物浓度的时空变化.运用CFD方法结合RNG k-ε紊流模型对工业区内2D递增型建筑群进行模拟.根据太阳辐射的日变化规律以及武汉地区72小时实测温度数据,以正弦函数拟合无因次化温度随时间的周期性变化作为非稳态热边界条件.对于工业区排放的颗粒物,采用离散相模型,假设自然风是颗粒物扩散和传输的驱动力以恒定流速流入,计算工况分别为1m/s,2m/s,4m/s,相应Ri数为26.300,6.575,1.644,研究颗粒物在街道峡谷中浓度时空分布.(1)在进口气流温度变化和地表温度变化的影响下,街道峡谷内流函数在24小时内呈周期变化.随着地表温度的升高,峡谷内涡旋形态由并列分布的双侧漩涡逐渐演化为上下排列的单列漩涡.随着Ri数减小,强迫对流增强,更高的垂向速度抑制了街道峡谷内横向双侧旋涡的形成.(2)在非稳态温度的影响下,不同的街道峡谷中的颗粒物浓度随时间发生显著的变化.当Ri下降时,街道峡谷内的颗粒物浓度也减少.(3)在递增型建筑街道峡谷中,随着峡谷高宽比的递增,无因次ACH增大.随着Ri减小,无因次ACH不再发生变化.(4)在地面温度变化的影响下,无因次湍动能随时间变化趋势呈现出sin函数形态.随着Ri减小,每一个街道峡谷里的湍动能都减小,但不再随时间变化.主要结论为：(1)街道峡谷内的瞬时气流结构决定了颗粒物的浓度分布；当街道峡谷中形成了贯穿顶部至地面的大漩涡时,此时的颗粒物浓度高于其他位置.当深街道峡谷中形成了一系列纵向小漩涡时,此时的粒子浓度低于其他情况,因为粒子悬浮于顶层漩涡中,难以传输至峡谷底部区域.(2)当Ri数较大,即浮升力较强时,无量纲的空气交换率和湍动能随时间显著变化.随着Ri的减少,强迫对流增强,此时ACH和TKE则保持不变.
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