城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟
街道峡谷对称性对污染物扩散的影响
ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｇ ｇ ｅ ｒ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｃ ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｋ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｗｎ ｓ ￣ｅ ａ ｍ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｒｅ ａ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｎｔ ａ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｔｉ ｕ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｎｙ ａ ｏ ｎ ａ ｌ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｅ ｔ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｐ ｏ ｌ ｌ ｔａ ｕ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｋ ｅ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏ ｗｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｍ ａ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ
中国环境科学 ２ ０ １ ５ ， ３ ５ （ ３ ） ：７ ０ ６ － ７ １ ３
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
街道 峡谷对称性对 污染物扩散 的影响
杨 方， 钟 珂 ， 亢 燕铭 （ 东华大学环境科学与工程学院， 上海 ２ ０ １ ６ ２ ０ ）
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基于CFD模拟的城市街道PM2.5扩散研究
速度袁取 2.0m/s曰a 为常数袁取 0.24遥
由于南面和东面道路上主要的颗粒物排放源是机动车袁
尾气中一般含有纳米级颗粒和亚微米颗粒 遥 咱16袁17暂 因此袁本论
文将模 拟 5nm 和 0.5滋m 两种典型粒径的机动车尾 气颗 粒
物遥
2 结果及讨论
2.1 流场分布情况
南风时的空气流场分布情况见图 3遥 在南风情况下袁建
在城市中袁机动车排放的超细颗粒物是空气污染源的重 要来源之一遥 据监测分析袁汽车尾气排放量已占大气污染源 85%左右咱8暂遥 因此城市中的道路和街道是 PM2.5 颗粒的重要 源头袁是典型野线源污染冶遥 了解街道的线源污染对周围小区 的扩散及渗透袁具有重要意义遥
近年来袁采用计算流体力学渊CFD冤技术对小区尧街道峡 谷等进行颗粒物扩散研究逐渐增多遥 荣双等咱9暂采用 CFD 软 件袁采用标准 k-着 双方程模型和离散相模型袁对城市街道峡 谷颗粒物扩散进行三维模型袁得到不同风向下颗粒物浓度的 分布遥 黄 远东等咱10暂模拟了孤立 街道峡谷内气流运动 和颗粒物 的扩散沉积袁 发现颗粒在地面上的沉积率高于建筑物表面遥 刘建峰等咱11暂研究了街道峡谷高宽比尧建筑物间隔和风向对街 道峡谷内细颗粒物扩散的 影响遥 杨方等咱12暂研究了街谷两侧建 筑物的对称性污染物浓度扩散的影响袁 发现下游的建筑越 低袁尾流区的浓度就越高遥
筑物对下部空气的流动起到阻挡作用袁建筑物之间形成流动
通道袁空气流速增加遥而建筑物对上部气流影响不大遥在东风
关键词 PM2.5 数值模拟 颗粒物 城市街道
中图分类号院X51
文献标识码院A
文章编号院1672-9064(2018)园3原066原03
0 引言
空气污染与每个人都息息相关遥大气颗粒物是一种重要 的大气污染物袁不仅会对人体产生极大的危害袁还对大气能 见度尧环境酸化尧大气化学反应尧地球辐射尧云的形成等产生 重要影响咱1-4暂遥 大气颗粒物与人体的呼吸尧心血管系统疾病的 发病以及人群超额死亡数等有着密切联系咱5暂遥 研究表明袁大 气中 PM2.5 质量浓度每升高 10滋g/m3袁总致病率尧心血管疾 病和呼吸疾病发生率分别上升 4%尧6%和 8%袁每天的死亡率 增加 1.5%咱6袁7暂遥
城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟
城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场数值模拟引言：随着城镇化进程的加快，天然气已经成为我国的主要能源之一。
然而，燃气管道的泄漏事故时有发生，给城镇居民和环境带来了巨大的安全隐患。
因此，研究燃气泄漏的扩散规律，对于提高城镇燃气管道的安全运行具有重要意义。
本文将通过数值模拟，探究城镇埋地燃气管道泄漏扩散时的流场特性及影响因素。
方法：本研究采用计算流体力学（CFD）方法，建立了城镇埋地燃气管道泄漏扩散的数值模型。
模拟计算采用了RANS（Reynolds Average Navier-Stokes）方法，通过对流动场和浓度场的计算，获得了泄漏气体的流场特性及浓度分布。
在模拟中，考虑了多重因素对泄漏扩散行为的影响，包括环境风速、管道周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等。
结果：模拟结果显示，泄漏气体在管道附近形成了一个较为明显的流动区域。
在周围建筑物遮挡的情况下，这个区域明显受到了阻碍，泄漏气体扩散速度较慢。
与此同时，环境风速的增加对泄漏扩散具有显著影响，较高的风速会加速泄漏气体的扩散。
地面粗糙度也会导致泄漏气体的速度下降，但其影响相对较小。
讨论：城镇燃气管道泄漏扩散的流场特性与泄漏源的位置、周围建筑物的布局以及环境风速等因素密切相关。
在设计和建设燃气管道时，应充分考虑以上因素，减少泄漏事故的发生可能性。
此外，合理的安置泄漏检测装置和应急处理设施，对于及时发现和应对管道泄漏具有重要意义。
结论：通过数值模拟，我们可以模拟城镇埋地燃气管道泄漏扩散的流场特性，并揭示了多个因素对泄漏扩散的影响。
这些结果对于提高城镇燃气管道的安全性具有重要意义。
在今后的研究中，可以进一步考虑更多的因素，提高数值模拟的精度，并结合实地观测数据进行验证，以更好地指导管道设计和安全管理工作通过数值模拟研究，我们成功获得了城镇埋地燃气管道泄漏气体的流场特性和浓度分布。
结果显示，在考虑多重因素的情况下，包括环境风速、周围建筑物的遮挡效应和地面粗糙度等，泄漏气体在管道附近形成了一个明显的流动区域。
城市街道峡谷汽车尾气污染的数值模拟
高原气象２３卷图４方案１～５街道ｚ一１２ｍ处ＣＯ浓度等值线Ｆｉｇ．４ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｚ一１２ｍｉｎｓｔｒｅｅｔｃａｎｙｏｎ；ｏｒＳｃｈｅｍｅｓ１－－５图４是方案１～５，取ｚ＝１２ｍ高度上结果绘制的峡谷内水平面上ＣＯ浓度等值面图。
图中５幅图的共同特点是在ｚ；１２ｍ处背风侧区域ｃｏ浓度远高于其他区域，几乎所有的污染物都聚集在背风一侧很小范围内。
除方案３外，在峡谷的进风口附近，ＣＯ浓度比峡谷出口要低，因为进风将峡谷外的较干净的空气输送到了峡谷内。
比较方案１～３。
方案１，ａ为３０。
，整个高度上的平均ＣＯ浓度相对较小．最大浓度为０．９ｌｍｇ・ｍ；方案２，ａ为６０。
，１２ｍ高度上的ＣＯ浓度普遍比方案１高，最大浓度为０．９８ｍｇ・ｍ；方案３，ｎ为９０。
时．涡旋将ＣＯ输送到几乎峡谷内的整个空间，此时，在１２ｍ高度上，ＣＯ浓度普遍比前面两种情况要高，最大浓度为２．１２ｍｇ・ｍ．除了背风侧的高浓度值．在峡谷的ｚ方向的中部区域．也出现了一个相对的高值。
比较方案４、２、５。
方案４，风速为１．５ｍ・ｓ～，２—１２ｍ高度上Ｃ（）浓度最大值为０．８９ｍｇ・ｍ～；方案２．风速为３．０ｍ・ｓ．该高度上ＣＯ浓度最大值为０．７８ｍｇ・ｍ～；方案５，风速为４．５ｍ・ｓ，ＣＯ浓度最大值为０．６２ｍｇ・ｍ。
可见在ｚ＝１２ｍ的高度上，风速较小的时候，整个水平面上的平均ＣＯ浓度水平较高，而风速大的时候＋ＣＯ浓度水平相对较小。
风向对峡谷内的污染的影响在于，峡谷内流场的风速”分量和涡旋的输送作用大小因风向夹角。
的不同而不同。
当ａ较小时，风速ｖ分量在整个峡谷内的流场中占主导地位，涡旋还来不及将污染物输送到峡谷内更高的区域．风速ｗ分量就已经将污染物输送出了峡谷区域。
所以，等值线比较集中于近地面，整个峡谷内的浓度值较低；当ｎ较大时．峡谷内涡旋占主导地位，涡旋把污染物输送到峡谷内几乎所有区域，而风速。
城燃管道街道峡谷泄漏扩散CFD数值模拟
２ １年 ８月 ０１
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文章 编 号 ：０ ６ ３ ６ ２ １ ） ４ ０ ６ — ０ １ ０ — ９ Ｘ（ ０ ０ — ０ ０ ４ １
内燃 气 管 线 的 扩散 泄 漏进 行 了分 析 。基 于 二 维 街 道 峡 谷 断 面 模 型 ， 截 断 阀 关 闭 前 后 燃 气 泄 漏 扩 散 的 基 本 规 律 进 对 行 了分 析研 究 。 数值 模 拟 结 果 表 明 ， 对 燃 气 的扩 散 起 主 导 作 用 ， 道 峡 谷 内形 成 的 独 立 而稳 定 的 涡 旋 气 流 场 会 使 风 街
２ ．Ｂｅｊｎ ａ ｃ ｉｉｇ Ｂｒ ｎ ｈ，Ｃ ｉａＰｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ．Ｌｔ ．，Ｂｅｊ ｎ ０ ０ ５ ｈ ｎ ｔｏｅ ｍ ｇ ｎ ｅ ｉｇ Ｃｏ ｄ ｉｉｇ １ ０ ８ ，Ｐ． Ｃ ｎ Ｒ． ｈｉａ；３ ．Ｃｉｉ ａ ｄ ｖｌ ｎ
Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｇｉｅ ｒｎ ｈ ｏ ，Ｕｎ ｖｒ ｉ ｆ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ Ｂｅｊ ｎ ｖｒ ｎ ｎ Ｅｎ ｎ ｅｉ ｇ Ｓｃ ｏ ｌ ｉ ｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｉｉｇ，Ｂｅｊ ｎ ０ ０ ３ ｙ ｉｉｇ １ ０ ８ ，Ｐ． Ｃｈｎ Ｒ． ｉ ａ；
ＣＨＥＮＧ ｏ ｌ ”，ＬＩ Ｄｅ ｕ Ｈａ — ｉ Ｕ —ｊ ｎ ，ＬＩ Ｑｉｎ ｑａ 。 Ｕ ａ — ｉｎ ，ＧＡＯ ｈ ｎ － ｊ Ｚ ｏ ｇ－ ｉ ’ ｅ ，
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街道峡谷对称性对污染物扩散的影响
街道峡谷对称性对污染物扩散的影响杨方;钟珂;亢燕铭【摘要】The effect of street geometric configurations, i.e., building height layout, on pollutant distributions in both regular and staggered street canyons and the wake region of the downstream buildings are estimated by using the computational fluid dynamic (CFD) simulations. Three ventilation efficiency indices for evaluating indoor environment are applied to assess the air quality in the pedestrian domain. The numerical results show that average residence time (ART) and purging flow rate (PFR) can be used to evaluate the air quality inside the street canyons. The flow field and pollutant distribution inside and outside the canyon are greatly influenced by the building height layout, and the pollutant concentration in the wake region increases with decreasing the downstream building height. The highest values of the average concentration may occur in the pedestrian domain when the height ratios of the upstream building to the downstream building, i.e.,H1/H2, are 7/3 and 7/2 for regular and staggered canyons, respectively. In order to avoid these unfavorable building height layouts during urban planning, the relationships betweenH1/H2 and the percentage reductions in PFR and ART are analyzed for both the regular and staggered arrangements.%采用数值模拟的方法，研究了行列式和错列式街谷两侧建筑物的对称性对街谷内和下游建筑尾流区污染物浓度的影响，并引入3个用于评价室内空气环境的指标来描述街谷中人员区域内的空气质量。
城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟
城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟
城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟
应用计算流体力学(CFD)软件中的FLUENT软件模拟了典型城市街道峡谷中的气流和污染物分布状况.建立的模型包括不同形状的建筑物所构成的街道峡谷和存在高架桥的街道峡谷.研究结果表明:①不同形状的建筑物改变了街道峡谷内的风和湍流分布,从而对街道峡谷内污染物的分布产生很大的影响,在几何比例相同的街道峡谷里,建筑物外形越趋向于流线型,街道峡谷里污染物的地面浓度越小;②高架桥对街道峡谷内污染物浓度的影响取决于高架桥相对于街道峡谷的高度和宽度,高度越高、宽度越窄的高架桥其地面污染物的浓度越低;③ FLUENT软件对街道峡谷大气环境的模拟结果基本合理,可用于研究城市大气环境问题.
作者：蒋德海蒋维楣苗世光JIANG De-hai JIANG Wei-mei MIAO Shi-guang 作者单位：蒋德海,蒋维楣,JIANG De-hai,JIANG Wei-mei(南京大学,大气科学系,江苏,南京,210093)
苗世光,MIAO Shi-guang(北京市气象局,北京,100089)
刊名：环境科学研究ISTIC PKU英文刊名：RESEARCH OF ENVIRONMENTAL SCIENCES 年，卷(期)：2006 19(3) 分类号：X1 关键词：FLUENT 街道峡谷高架桥大气环境。
燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟
城镇燃气管道泄漏扩散模型及数值模拟韩克顺天津城市建设学院天津摘要: 城镇燃气管道的分布区域人口及建筑众多,燃气管道一旦发生泄漏,将有可能造成重大的财产损失甚至人员伤亡。
因此,为了量化城镇燃气泄露危害,针对管道不同的破坏情况及气源建立了燃气泄漏各种源模型以及扩散模型,并且建立了燃气管线动态泄漏扩散模型及伤害性危险范围。
对第三方破坏所造成的城镇燃气管道泄漏模型进行了模拟,采用CFD技术对管道泄漏燃气的扩散进行模拟研究,获得了泄漏气体的扩散数值模拟结果,为城镇燃气管道安全运行提供了理论依据。
关键词:燃气管道; 泄漏; 泄漏模型; 扩散模型; 数值模拟Abstract: The areas that city gas pipelines distributed in always crowd with people and buildings, and once gas releases through damaged pipes, accidents would happen involving substantial economic losses and even victims amongst the population. Therefore, in order to quantify the hazards of city gas leak, different leakage and diffusion models were established according the characters of gas and the damage. The diffusion model of unsteady leakage of gas pipeline and the damaging and destroying areas were established. Based on the computational fluid dynamics (CFD) technique the diffusion range of leaked gas during accident of underground gas pipeline that caused by the third party damage was studied. According to the results, the dispersion of the leaked gas was obtained and providing the theory basis for safety operation of city gas pipelines.Key words:Gas pipelines; Leakage; Leakage model; Diffusion model; Numerical simulation由于管道老化、腐蚀、管材和焊缝缺陷等原因,尤其是随着市政建设的发展,城镇内违章施工挖断、压裂燃气管道的事故屡见不鲜,泄漏事故频发,引发火灾及爆炸事故,造成人员伤亡及环境污染的恶劣后果。
街道峡谷内燃气管道泄露扩散模拟分析
段 。由于不能及 时更换及维护这些存在 隐患 的管线 ，
使得这些输送易燃易爆介质 的压力管道发生 泄漏 、爆 炸等危 险事故 的可能性增大 。因此 ，对燃气 管道 泄漏 扩散 问题应进一 步引起技术及管理人员 的关 注 ，并 开 展深入研究 。通过 高速计算机对天然气管道 损坏后 的 扩散规律 与影 响范围进行计算 能准确 预测 天然气 管道 的泄露扩散 ，对事故实施合理有效 的处理提 供科 学的 数据 和有力 的技术支持 。这对 确定安 全距离 ，编制应
急措施及对设计方案 的确定都具有明显的意 龄 阶段 甚 至超期 服役 阶
１ 城 燃 ，ｔ ２ ｌ 市 气． ￣ ９Ｊ
郝 安佳等 ・ 街道峡谷 内燃气管道泄露扩散模 拟分析
１ 研 究现状
上世纪 ７ 年代， Ｏ 国内外就开 始 了对 管道气 体泄露 方面 的研究 。Ａ ｎｌｏｍ ￣Ｌ ｒａ ｓ ｄ 模型的泄漏率简单地作了 ｄ
Ｋｅ ｙｗｏｒ ： Ｇａ ｐｅｉ ｅ ｄｓ ｓＰｉ ｌｎ ｌａ ｅｋ ｓ ｒａ ｐｅ ｄ ｎ ｕｍｅ ｃａ ａ ｃ ａ ｉｎ ｉ ｒ ｌｃ ｌｕｌｔｏ
近年来 世界 经济 快速 腾飞 ，能 源 问题 成 为各 国 和各区域发展 的主要障碍。我 国正掀起 又一波的油气 管道建设高潮 。输气管道与输油管道相 比压力更高 ， 泄漏后扩散速度更快 ，危害更大 。环境对管道的腐蚀 作用及一些人为或非人为的机械破坏 ，一旦发生输气 管道的穿孑 、断裂 ，天然气与空气相混合形成云团将 Ｌ 对人员财产形成威胁 。另外 ，油气管道多采用埋地敷 设 ，这对施工 、管理及维护都更为 困难 。另一方面 ，
Ｃ Ｄ ｓ ｆ ｒ ． ｌｕ ａ ｅ ｅ ｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓｕ ｄ ｒｄ ｆ ｒ ｎ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ａ ｙ ｉｅ ｈ Ｆ ｏ ｔ ｅＣａｃ ｌｔ ｄ ｔ ｉｔ ｂ ｔｏ ｆ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｄ ｔ ｅ ｗａ ｈ ｉ ｔ ｆ ｅｆｃ ｓ ｆ ｈ ｕ ｓｄ ｉ ｅ ｅ ｔ ｉ ｄ ｓ ｅ ｄｒ ｎ ｅａ ｄ ｔ ｅｄ ｓ ｉｕ ｉ ｎｏ ｅｅ ｐ ｏ ｉ ｎｌ ｔ ｆ ｔ ｏ ｅｏ ｔｉ ｅｄ ｆ ｒ ｎ ｎ ｐ ｅ ｇ ｎ ｉｔ ｂ ｔ ｆ ｈ ｘ ｌ ｓｏ ｍｉ ｅ ｔ ｗ ａ ｈ ｒ ｏ ｔ ｉ ．
城镇天然气管道泄漏扩散的CFD模拟及后果分析
城镇天然气管道泄漏扩散的CFD模拟及后果分析作者：张建亮来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第05期摘要：随着我国天然气不断的开发与普及，城市天然气管道网络变得非常复杂。
因为城市天然气管道网络普遍铺设在建筑物以及人口稠密地区，所以如果天然气管道网络泄漏引发事故，将会对城市建筑以及群众生命安全造成严重损失。
通过理论分析，建立了城市天然气管道泄漏扩散模型。
CFD数值模拟和实验验证，实验结果和模拟结果均在允许误差范围内，掌握天然气泄漏扩散规律，可以准确预测，评估和控制泄漏事故，从而减少天然气管道事故的发生。
关键词：城镇燃气;泄漏;CFD数值模拟;实验论证天然气管道的爆炸过程的研究在实际中具有非常重要现实意义。
根据计算机的技术、数学模型、爆炸学、热学、流体分析力学，建立相关城市、街道天然气管道网络发生泄漏的模型以及扩散的模型[1]，通过CFD数值应用软件模拟实际情况进行计算，通过计算结果分析管网泄露发生扩散的实际规律，并分析出管网扩散、渗漏出现危险的区域。
使用相应的软件对模拟所得结果加以验证，从而获得准确、快捷的CFD模拟分析计算方法，最终获得管网泄露预防、应急处理的理论基础。
1 CFD数值模拟手段及过程1.1 CFD应用软件综述利用CFD软件进行处理要分以下步骤：①进行预处理工作;②进行求和;③进行最后的处理，分别由预处理器FLUENT，求解器GAMBIT和后处理器TECPLOT计算。
1.2 流体力学计算求解过程流体力学的求解过程一般为：①确定需要计算的相关目标。
确定想要经过计算得到需要的结果;②选择最佳的模型计算。
使用简化物理模拟模型，明确区域计算以及区域计算的标准条件;③利用FLUENT选择需要的物理量模型，如选择湍流物理量模型，确定其是非稳态还是稳态，确定模型是否进行能量的交换;④明确操作过程。
明确是否能够应用现有算法与公式进行求解，在求解的过程中是否进行参数的修改或者添加。
经过上述计算进行分析，将得到一个关于问题的判断结果，如果通过上述分析明确了问题的原因，就能够进行相应的模拟流程。
浅谈街道峡谷气体流动与污染扩散的影响因素
浅谈街道峡谷气体流动与污染扩散的影响因素周生乐【摘要】现阶段我国城市大气污染日趋严重，城市汽车尾气的排放、燃气管网的泄漏、化工企业废气的排放等等，对城市环境影响较大，而城市街道峡谷效应是影响城市空气污染物扩散的重要方面，文章综述了近年来关于街道峡谷效应的研究概况，以及峡谷效应的影响因素，并展望了今后街道峡谷效应的研究方向。
%The city street canyon effect played an important role in the dispersion of the city pollutants, including ex- hausts emission from construction machines and vehicles. The research summary in recent years and the influencing factor of street canyon effect were discussed, and the research direction of the street canyon effect in the future was prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)014【总页数】3页(P160-161,223)【关键词】城市街道;峡谷效应;影响因素【作者】周生乐【作者单位】徐州市环境保护科学研究所,江苏徐州221002【正文语种】中文【中图分类】X51Abstract:The city street canyon effect played an important role in the dispersion of the city pollutants，including exhausts emission from construction machines and vehicles.The research summary in recent years and the influencing factor of street canyon effect were discussed，and the research direction of the street canyon effect in the future was prospected. Key words:urban street;canyon effect;influencing factor城市街道峡谷指的是道路两边建筑物及道路构成的狭长型街道。
基于cfd模拟的城市道路汽车尾气扩散分布规律
宽度10m，污染物流速设置为2.5m/s，模型选用标准k-ε模型，以及组分运输模型。
将污染物入口边界设置为速度入口（velocity-inlet），污染物出口边界设置为自由出口（outflow），建筑物壁面设置为wall且壁面无滑移，流体域底面设置为wall，两个侧面以及顶面设置为对称边界（symmetry）。
污染物为Fluent自带的CO，流体域的材料设置为Air和CO的混合物，但CO占比为1。
可知当污染物来流向与街道方向平行时，无论高宽比为多少，污染物浓度与街道中心线距建筑迎风面的距离成正比关系。
高宽比为0.5时街道尾部污染物浓度较大，是因为低矮的建筑物不容易阻挡自然风的扩散，自然风更容易从建筑物的上方扩散出去，随着街道的延伸风速随之减小，建筑物尾部风速最低，污染物容易堆积，导致街道尾部易形成污染。
高大的建筑物更容易使自然风聚集在街道内部，左右两边的自然风受建筑表面低压区的吸引会形成一股强劲的下冲方向自然风，这会迅速的带走滞留在此高层建筑物底部的污染物，有利于污染物的扩散。
高宽比为、1.5、2时污染物浓度分布差别不大，可见建筑物的高度高宽比为0.5时，街道入口处和街道中心区域污染物浓度最小，街道前部有一个明显的污染物堆积区，这是由于街道入口处建筑物的阻挡使得此处风速低，污染物不易扩散。
同样街道尾部也有一个污染物堆积区，参照①的结论可知，自然风经过街道内部多次的阻挡以及扩散，经过街道尾部时风速已经很低，造成局部污染。
高宽比为1时，污染物的分布趋势和高宽比0.5的情况相似，其污染物浓度最小区域出现在街道后半部分。
高宽比为1.5和2这两种情形都是在街道入口处污染物浓度相对偏低，其后污染物维持在一个较高的程度，随着建筑物高度的增加，污染物浓度峰值会向街道后方移动。
随着建筑物高度的增加，街道内部图2污染物来流向平行于街道方向时Z=1.5m处污染物浓度图图3污染物来流向与街道方向成45°夹角时Z=1.5m处污染物浓度图图1。
城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟
城市街道峡谷形状对燃气管道泄漏扩散影响CFD模拟程浩力;张艺;林新宇;吕铖;张大凡【期刊名称】《北京石油化工学院学报》【年(卷),期】2012(020)003【摘要】构造了2种不同形态的街道峡谷横断面CFD模型,所构建的模型由3栋不同高度的楼房并行组成,风向垂直于建筑物.并且用这些模型模拟了在3种不同风流速度条件下的街道峡谷流场和泄漏燃气的扩散情况.模拟结果表明,在建筑物的影响下,峡谷内的流场形成的旋涡造成独立而稳定的循环气流,从而影响建筑物迎风面与背风面泄漏燃气的扩散情况.建筑物附近风速的大小和分布也与泄漏燃气的扩散紧密相关.最后基于模拟结果提出了相应的应急措施.【总页数】5页(P60-64)【作者】程浩力;张艺;林新宇;吕铖;张大凡【作者单位】中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085;中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085;中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085;中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085;中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司,北京100085【正文语种】中文【中图分类】TE832【相关文献】1.障碍物形状对含硫天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟 [J], 陈宇;马贵阳2.城燃管道街道峡谷泄漏扩散CFD数值模拟 [J], 程浩力;刘德俊;刘倩倩;高忠杰;姜东方;邓宗竹;李明德3.基于ALOHA的城市燃气管道泄漏火灾爆炸影响区域的数值模拟 [J], 马庆春;张博4.基于CFD模拟的城市住区形态参数对大气污染物扩散影响 [J], 程昊淼;姜智文;张培浩;康天放5.沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究 [J], 李磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2城市燃气管道泄漏的CFD模拟
（d）T =120 s
图 2 风速为 10 m/s 时燃气泄漏不同时间的体积分数分布
燃气泄漏 30 s 后，无风时，由于射流作用，燃气会上冲数十米；有风时，气体会向下 风向偏移（图 3） 。这是由于燃气初始泄漏速率远大于风速，风速对其喷射的影响很小，随 着高度的增加，燃气速度逐渐降低，大气湍流的作用对其扩散影响加大。
[12-14]
证实。参照研究城市街道峡谷污染物扩散的方法[15-16]，在建立城市街道 3D 模型的基础
上，运用 CFD 对城市埋地燃气管道泄漏的扩散性进行了分析。
1 控制方程与湍流模型
危险性气体在瞬时释放以后形成的气云运动规律，满足一般 Navior–Stocks 方程组所描 述的流体力学基本方程组，在湍流流动的描述中将方程组进行雷诺近似，并采用能量 k-ε 方 程封闭方程组。结合气体自身性质即应力应变关系的本构方程，构成了不可压缩粘性流的 CFD 模型。气体释放后数值模拟的 Euler 形式的模型包含连续性方程、动量守恒方程、能量 守恒方程、组分质量守恒方程以及湍流动能（k-ε）方程[17]。 1.1 控制方程 连续性方程：
/m 距离
4 结束语
燃气管道泄漏后， 要注意在下风向疏散人群， 设置警戒区。 风速对燃气扩散有重要影响， 风力对泄漏燃气具有输送作用。 迎风面燃气体积分数层分布密集， 背风面燃气体积分数层分 布较稀疏，各个体积分数层之间区间加大。另外，障碍物对泄漏扩散也有很大影响，会造成 燃气在其周围的聚集， 产生潜在危险。 研究了假定初始阶段燃气泄漏速率恒定条件下的燃气 泄漏情况， 但燃气泄漏状况和所处的环境复杂多变， 需要进一步研究更加真实的城市环境条 件下变速率的燃气泄漏情况。
( htot ) p ( Uhtot ) t t (T ) (U ) U S M S E
街道峡谷型交叉口内气态污染物扩散的数值模拟
Numerical Simulation of Gaseous Pollutants Dispersion at Street-Canyon Road Intersection 作者： 田丰[1];余志[1];蔡铭[1]
作者机构： [1]中山大学工学院,广东广州510275
出版物刊名： 环境科学研究
页码： 79-83页
主题词： 污染扩散;街道峡谷;道路交叉口;数值模拟
摘要：对大气边界层内大气湍流和建筑物对道路交叉口处机动车排放气态污染物扩散的影响进行了研究.在计算区域内建立了三维街道峡谷型道路交叉口及其内部机动车排放的模型,并在中性层结条件下,采用CFD（Computational Fluid Dynamics）稳态κ-ε湍流模型和被动标量的输运方程模拟了模型内外的流场和CO浓度场.结果表明：①在相同高度条件下,交叉口处与处于下风向的街区内CO浓度明显高于其他街区;②风向对污染物的输运起决定性作用,在不同高度平面内CO浓度最大值均出现在平行风向的街区内;③外部大气湍流的驱动使得垂直风向的街区内产生强烈涡旋,涡旋的输运作用导致相同高度下上风向CO浓度较高;④交叉口处气流的掺混导致气流速度降低,使得平行风向的街区内CO可以向两侧垂直风向的街区内扩散,起到了稀释交叉口处地面附近CO浓度的作用.模拟结果与风洞实验结果符合较好,验证了方法的可靠性.。
城镇地下燃气管道泄漏及大气空间扩散的数值模拟研究
城镇地下燃气管道泄漏及大气空间扩散的数值模拟研究摘要：由于我国燃气不断的发展和广泛应用，城市燃气管线网络越来越十分复杂。
由于城市燃气管道网络一般布设于建筑物或者人口稠密地方，所以一旦燃气管道网络泄露造成火灾事故，将会对城市建设和民众人身安全带来严重损失。
经过理论分析，形成了城市燃气管线泄露扩散模式。
CFD数据仿真与实测证明，试验结论与仿真结果都在规定误差范围内，掌握燃气泄露扩散规律，能够正确预报，评估与管理泄露事件，进而降低燃气管道事件的发生率。
关键词：地下燃气管道；管道泄露；大气空间扩散；数值模拟引言天然气管线的爆破过程的研究，在实际中有着十分重大的现实意义。
通过利用计算机的信息技术、模型、爆炸学、热学、流体分析力学，形成了有关县城、乡镇天然气管线网络发生泄露的模型及其扩散的模拟，并利用CFD等数值应用软件模拟实际情景并加以运算，利用计算分析管网泄漏及发生蔓延的实际规律，从而解析出管线蔓延、泄露及发生危害的主要区域。
并通过相关的软件系统对仿真得出结论后进行进一步检验，以便得到更精确、快速的CFD仿真分析计算方法，从而最终得到了管线泄漏防范、紧急处置的理论基础。
一、CFD数值模拟手段及过程（一）CFD应用软件综述使用CFD软件进行的数据处理要分下列过程：（1）进行资料预处理工作；（2）进行求和；（3）完成了最后的处理，并分别由预处理器FLUENT，求解器GAMBIT以及最后处理器TECPLOT计算。
（二）流体力学计算求解过程流体力学的求解过程一般为：（1）确定需要计算的相关目标。
确定想要经过计算得到需要的结果；（2）选择最佳的模型计算。
使用简化物理模拟模型，确定了区域估计和区域计算的标准条件；（3）用FLUENT确定所需要的物理量模型，如已确定的物理量模型，可以判断其状态是非平衡或稳态，并确定模型中如何实现能量的传递；（4）明确操作过程。
明确是否能够应用现有算法与公式进行求解，在求解的过程中是否进行参数的修改或者添加。
城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟_蒋德海.
收稿日期 :2005-07-07基金项目 :国家自然科学基金重点资助项目 (40333027:城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟蒋德海 1, 蒋维楣 1, 苗世光21. 南京大学大气科学系 , 江苏南京 2100932. 北京市气象局 , 北京 100089摘要 :应用计算流体力学 (CFD 软件中的 FLUENT 软件模拟了典型城市街道峡谷中的气流和污染物分布状况 . 建立的模型包括不同形状的建筑物所构成的街道峡谷和存在高架桥的街道峡谷 . 研究结果表明 : 不同形状的建筑物改变了街道峡谷内的风和湍流分布 , 从而对街道峡谷内污染物的分布产生很大的影响 , 在几何比例相同的街道峡谷里 , 建筑物外形越趋向于流线型 , 街道峡谷里污染物的地面浓度越小 ; 高架桥对街道峡谷内污染物浓度的影响取决于高架桥相对于街道峡谷的高度和宽度 , 高度越高、宽度越窄的高架桥其地面污染物的浓度越低 ; FLUENT 软件对街道峡谷大气环境的模拟结果基本合理 , 可用于研究城市大气环境问题 .关键词 :FLUENT; 街道峡谷 ; 高架桥 ; 大气环境中图分类号 :X169 文献标识码 :A 文章编号 :1001-6929(2006 03-0007-06The Numerical Simu lation of Air Flow and Pollutan t Distribution in Street CanyonsJIANG De -hai 1, JIANG We-i mei 1, MIAO Sh-i guang21. Department of Atmosphere Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China2. Beijing Meterological Bureau, Beijing 100089, ChinaAbstract :The air flow and pollutant distribution in typical street canyons were simulated by applying FLUENT model of CFD software. The model establi shed includes street canyons constructed by different shapes of buildings and street canyons wi th viaducts. Results show that: different shapes of buildings change the distribution of the wind and turbulence, and thereby the pollu tan t concentration distribution in street canyons is significantly affected; with the same geometric proportion, the ground concentration of pollu tan t in street canyons is higher when the building shape is more streamlining; the influence of viaducts lies on the heigh t and wid th of the viaducts relative of s treet canyons; if viaduct is higher and narrower, the ground concentration of pollutants is lower; the simulated result of FLUE NT i s reasonable, and the prospect of applying FLUENT to s tudy atmospheric environment is very well. Key words :FLUENT; street canyon; viaduct; atmospheric environmen t随着城市化进程的加速和机动车数量的大幅增加 , 城市街道峡谷里的污染状况也日益引人关注 . 研究街道峡谷内机动车排放污染物扩散 , 以及合理规划、设计街道峡谷布局以减轻污染 , 成为目前研究的一个热点 . Hunter 等[1]与张宁等[2]通过数值模拟 ,Lee R L [3]通过风洞实验研究了街道峡谷里典型的 3种流动形式 :爬越流 , 尾流绕流和孤立的粗糙流 . Andy T Chan 等[4]应用 CFD 软件研究了街道峡谷内可能影响空气质量的街道峡谷几何形状的特征比值 . 李鹏飞等 [5]认为 , 高架桥会加重桥下街道峡谷的污染 , 但关于高架桥对街道峡谷大气环境影响的研究还很薄弱 , 需要大大加强 . 桑建国等 [6]用 k - 模式模拟了街道峡谷内的环流和热力结构 . 吕萍等 [7]也采用 k - 模式模拟了街道峡谷几何结构对街道峡谷内流场和污染物浓度场的影响 . 李磊等 [8]用 FLUE NT 软件研究了十字路口的大气环境 , 并论证了 FLUE NT 软件应用于街道峡谷大气环境研究的可行性 . Liua Chun -Ho 等 [9]采用大涡模式研究了街道峡谷内不同情况下的空气交换率和污染交换率 . 但第 19卷第 3期环境科学研究 Research of Environmental SciencesVol. 19, No. 3, 2006简单的理想模型 , 而实际街道峡谷中两侧建筑物的形状、布局等非常复杂 , 而且随着城市建设的发展 , 街道峡谷里出现了高架桥等特殊建筑物 , 其对街道峡谷内大气环境的影响目前研究得很少 . 而要进行这些研究 , 就必须要求采用的方法能够比较容易地构造出几何形状不同的街道峡谷 , 并对复杂的街道峡谷结构进行合理的网格划分 , 同时还能够正确反映气流的运动和污染的扩散 . 而 FLUENT 软件正好可以比较轻松地完成这些工作 , 并节约建模的时间和成本 . 所以笔者应用 FLUE NT 软件 , 分别研究不同几何形状建筑物构成和含有高架桥的街道峡谷内的气流和污染物分布状况 .1 模式介绍1. 1 FLUE NT 软件建模FLUENT 是目前比较流行的计算流体力学软件 , 被广泛应用于与流体力学相关的航空、水利和工程设计等行业 . 应用 FLUENT 软件建模计算 , 一般可以先用其前处理器 Gambit 建立各种街道峡谷的模型 , 并进行合理的网格划分 . 由于笔者建立的街道峡谷的模型形状比较复杂 , 所以采用的是非结构化网格划分 . 然后应用 FLUENT 软件里对 Gambit 建立的模型定义边界条件和物理模型 , 并进行求解 . FLUENT 软件采用的基本物理方程包括 :动量守恒方程 :( u i + j ( u i u j =- p i + ijj + g i +F i 式中 , 为空气密度 , kg m 3; p 为静压 , Pa; u i , u j 分别为 i , j 方向上的速度 , m s; ij 为应力张量 , kg (m 2s 2; g i 和 F i 分别为 i 方向上的重力体积力和外部体积力 . F i 包含了其他的模型相关源项 . 对于湍流应力项 , FL UENT 软件提供了多种闭合方案供选择 , 包括标准 k - , RNG k - , realizable k - , 大涡模拟和雷诺应力模型等 . 为了提高计算精度 , 并为以后的工作提供更多的分析资料 (包括湍流二阶通量 , 笔者所有算例都采用雷诺应力模型 .质量守恒方程 :+ i( u i =S m 式中 , 源项 S m 可以是任何的自定义源项 .用 FLUE NT 软件计算得到结果后 , 用 Tecplot 软件绘图 .1. 2 FLUENT 软件模拟结果的检验Chang 等[10]将 FLUE NT 软件的模拟结果和风洞实验结果进行比较发现 , FLUENT 软件模拟结果与风洞实验模拟的街道峡谷内风场和污染物浓度场的观测结果吻合得很好 . Andy T Chan[4]和李磊等[8]的研究也论证了将 FLUE NT 软件应用于研究街道峡谷大气环境的可行性 . 笔者用 FLUE NT 软件模拟了德国汉堡大学风洞实验计划 C EDVAL [11]中的一个个例时发现 , FLUENT 软件模拟结果与风洞观测结果比较一致 (见图 1. 图 1中 , U ref 为来流风速 , m s; U W 为湍流通量 ; U 和 W 分别为水平风速和垂直风速 , ms.注 :实线为模拟值 , 点线为观测值图 1 FLUENT 模拟结果与风洞观测结果对比 Fig. 1 Si mulated values vs observed values2 模拟与分析2. 1 对不同几何形状的街道峡谷的模拟形状 , 笔者设计了 3种算例 . 在每种算例中街道峡谷高 (H 宽 (W 比都为 1, 且H =30m, 街道峡谷根据 3类 . 8环境科学研究第 19卷图 2 3种街道峡谷污染物质量浓度、流场和湍能的分布Fig. 2 Pollutant mass concentration, wind and turbulence energy di stribution of three street canyons为西风 , 风速为 5m s. 地面为交通面源 , 污染物为 CO, 源强为 0 5mg (m 2 s.由图 2可见 : 从地面出现的污染物最高质量浓度来看 , 三角型屋顶的街道峡谷值最高 (为 5 0 mg m 3 , 方顶型次之 (为 4 0mg m 3 , 圆顶型最小 (为 3 0mg m 3 ; 污染物主要分布在街道峡谷的迎风面墙壁处和地面源附近 , 背风面的质量浓度比较小 , 这与前人对街道峡谷大气环境的研究结果 [7]一致 ; 从污染物分布的范围 (以(CO 大于 1 0mg m 3的区域为准来看 , 方顶型屋顶的街道峡谷内污染物分布的范围最大 , 圆顶型次之 , 三角型最小 .结合流场图和湍能分布图考虑 , 认为影响街道峡谷内污染物质量浓度分布的重要因素包括平均风和湍流对污染物的输送及扩散 . 平均风对污染物的输送是影响街道峡谷里污染物分布的主要因素 . 街面墙角处往往是风速死角区 , 由于污染物主要是在地面排放 , 地面处的风向为迎风面指向背风面 , 所以 3类街道峡谷的污染高值区总是出现在背风面的墙角处 . 而三角型屋顶街道峡谷墙角的风速低值区范围最大 , 风速最小 , 所以其地面 (CO 最大 ; 圆顶型街道峡谷比较趋向于流线型 , 便于风吹入街道峡谷内输送污染物 , 其地面 (CO 最小 . 湍流对污染物能高值区分布范围也最广 , 所以其污染物分布的范围最小 . 平均风和湍流对污染物的输送和扩散作用效果还与其相对于污染源区的位置有关 . 虽然三角型屋顶街道峡谷的湍能最大 , 但湍能的高值区离地面源比较远 , 所以湍流对污染物的扩散作用不明显 . 2. 2 含有高架桥的街道峡谷为了研究含有高架桥的街道峡谷里的大气环境 , 设计了如表 1所示的 8个算例 , 以研究不同高度或宽度的高架桥、地面源和桥面源分别对街道峡谷污染的贡献 , 以及不同风速下街道峡谷的大气环境 . 所有算例中 , 街道峡谷高宽比都为 1, H=30m.表 1 对含有高架桥的街道峡谷模拟的算例Table 1 Si mulated cases of street canyons wi th viaduct 算例序号风速(m s -1桥高m桥宽mCO 排放量 (mg m -2 s -1 地面源桥面源 cas e 12000. 50 cas e 2215240. 50 cas e 32152400. 5 cas e 4215240. 50. 5 cas e 5230240. 50. 5 cas e 6240240. 50. 5 cas e 7215150. 50. 5 cas e 8515240. 50. 5图 3(a ~(d 分别是 case 1, case 2, case 3, case 4 . 19第 3期蒋德海等 :城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟地面源的污染物排放 , 其地面 (C O 最大值相比其他 3个算例最低 , 为 4 5mg m 3(见图 3(a ; case 2为有高架桥 , 但是不考虑高架桥面源的排放 , 只考虑地面源的排放 , 地面 (CO 最大值为 5 0mg m 3(见图 3(b ; case 3为有高架桥 , 但是只考虑高架桥面源的排放 , 不考虑地面源的排放 , 高架桥上排放的污染物对地面 (CO 贡献为 2mg m 3左右 (见图 3(c ; case 4为同时考虑高架桥面源和地面源的污染物排放 , 这种情况下地面 (CO 最高 , 为 7 0mg m 3(见图 3(d . 结合其风速和湍能分布分析可知 : 存在高架桥的街道峡谷 , 由于桥下的风速、湍能减小 , 从而不利于街道峡谷里污染物扩散 ; 高架桥阻挡了地面源排放的污染物向街道峡谷外扩散稀释 ; 高架桥作为一个污染源 , 其所排放的污染物有可能被局地环流带到地面从而加深地面的污染.图 3 高架桥面源排放对街道峡谷的污染物质量浓度分布的影响Fig. 3 The influence of viaduct polluting source on pollutant mass concen tration distribution of street canyons图 4(a ~(d 分别是 case 4, case 5, case 6, case 7污染物的质量浓度分布 , 反映了不同高、宽度的高架桥对街道峡谷里大气环境的影响 . 由图 4可见 :当高架桥低于街道峡谷高度并且桥较宽时 , 地面 (CO 最大 , 为 7 5mg m 3, 随着高架桥高度的增加和桥宽的减小 , 地面 (C O 也随之减小到 4 5mg m 3. 其原因是 :a. 高架桥与街道峡谷两侧建筑物的高度不同时 , 街道峡谷内的风速和湍能的大小及分布存在很大的差异 , 同时高架桥作为一个污染源对桥下污染的贡献也存在很大的差异 . 当高架桥低于建筑物的高度 (case 4 时 , 街道峡谷内的风速、湍能都比较小 , 而且桥面产生的污染物会被局地环流输送到桥下 , 地面污染物质量浓度最大 ; 当高架桥和建筑物等高时 (case 5 , 街道峡谷内的风速、湍能衰减到最小 , 的污染物被街道峡谷外的风直接输送到下游位置 ,不加重街道峡谷内的污染 ; 当高架桥高于建筑物的高度 (case 6 时 , 高架桥对街道峡谷内风速、湍能的衰减作用 , 以及对污染物的阻挡作用随着高架桥高度的增加而减弱 , 同时桥面产生的污染物不加重峡谷内的污染 , 污染最轻 .b. 在相同高度下 , 高架桥的宽度越小 , 其对地面污染物的阻挡作用越弱 , 桥下风速和湍能越大 , 更利于地面污染物的扩散 ; 同时桥面作为一个污染源的源强也减小了 , 对地面污染的贡献减小 (case 7与 case 4相比 .图 5为 case 4和 case 8的污染物质量浓度分布 , 由图 5可见 : 随着环境风速的增大 , 街道峡谷内的风速和湍能也增大 , 污染物的质量浓度减小 . 但是风速、湍能、污染物的质量浓度分布状况不随来流 10环境科学研究第 19卷图 4 含有不同高架桥时街道峡谷污染物的质量浓度分布Fig. 4 Pollutant mass concentration distribution of street canyons with differen t viaducts图 5 不同风速下街道峡谷污染物质量浓度分布Fig. 5 Pollutant mass concentration distribution of street canyons with different wind speed里风速增加的幅度很小 , 但是街道峡谷里湍能增加的幅度很大 , 引起街道峡谷里污染物质量浓度减小的幅度很小 , 这也论证了平均风对污染物的输送相对于湍流对污染物的扩散作用更为重要 .3 结论a. 决定街道峡谷内污染物质量浓度分布的因素包括 :平均风对污染物的输送 , 湍流的强度和相对源位置分布 , 其中平均风对污染物的输送占主要地位 . 因此 , 几何外形越趋向于流线型的街道峡谷由于风速低值区的范围和强度都比较小 , 有利于街道峡谷里平均风对污染物的输送 , 所以污染物质量浓度物质量浓度比不光滑的街道峡谷低 40%左右 .b. 高架桥对地面污染的作用有 : 阻挡地面源排放的污染物向街道峡谷外扩散稀释 ; 减小桥下的风速、湍能 , 从而不利于污染物扩散 ; 其排放的污染物有可能被局地环流带到地面从而加深地面的污染 . 但宽度越小 , 高度越高的高架桥所造成的地面污染越小 .c. 从模拟效果来看 , FLUE NT 软件对街道峡谷大气环境的模拟基本合理 , 由于其易于操作 , 开发周期短 , 成本低 , 可以预见将其用于处理城市大气环境问题会有良好的应用前景 .11第 3期蒋德海等 :城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟12 环境科学研究 of Applied Meteorological Science, 2002, 13 ( z1 : 69 81. 第19 卷参考文献: [ 1] Hunt er L J, Johnson G T, Watson L D. An investigat ion of three dimensional characterist ics of flow regimes within the urban canyon [ J] . AtmosEnviron, 1992, 266( 4 : 425 [ 2] 京大学学报 , 2000, 36( 6 : 760 772. [ 8] 432. 张宁 , 蒋维楣 . 城市街道峡谷内气流的数值模拟与分析 [ J] . 南 Zhang Ning, Jiang Weimei. The numerical simulat ion and analysis of flow in street canyon [ J ] . Journal of N anjing U niversity ( Natural Sciences , 2000, 36 ( 6 : 760 772. [ 3] Lee R L, Naslund E. Lagrangian stochastic part icle model simulation of turbulence dispersion around buildings[ J] . Atmos Environ, 1998, 32( 4 : 665 [ 4] 672. [ 9] [ 7] 吕萍 , 袁九毅 . 兰州城区街道峡谷内流场及机动车排放污染物扩散规律研究 [ J ] . 兰州大学学报( 自然科学版 , 2002, 38 ( 6 : 117 120. Lv Ping, Yuan Jiuyi. A study on air pollutant dispersion in Lanzhou urban st reet canyon [ J ] . Journal of Lanzhou University ( Nat ural Sciences , 2002, 38( 6 : 117 120. 李磊 , 胡非 , 程雪玲 , 等 . FLUENT 在城市街区大气环境中的一个应用[ J] . 中国科学院研究生院学报 , 2004, 2( 4 : 476 480. Li Lei, Hu Fei, Cheng Xueling, et al . 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街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟
街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟雷林清;崔鹏义;黄远东【摘要】机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响.基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解.采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响.结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5％,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】8页(P282-289)【关键词】城市街道峡谷;街道峡谷形态;污染物扩散;数值模拟【作者】雷林清;崔鹏义;黄远东【作者单位】上海理工大学环境与建筑学院,上海 200093;上海理工大学环境与建筑学院,上海 200093;上海理工大学环境与建筑学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】X169机动车排放的尾气污染物及其形成的二次污染，是城市大气污染的重要来源，对其采取主动控制措施的前提是要掌握机动车尾气等污染物在街道峡谷内流动扩散及其分布的规律[1]。
街道峡谷的概念最早由Nicholson[2]提出来，它是指两侧具有连续高大建筑物的狭长街道。
后来街道峡谷这一概念被中国学者王宝明等[3]进行了扩展，即使街道两旁的建筑物高低不平，不连续甚至有一定的缺口也可称作街道峡谷。
目前，对于街道峡谷内污染物扩散传递规律的影响研究，国内外有关科学工作者已经取得了一定的研究进展。
Yang等[4]通过数值模拟研究了街道峡谷内不同建筑物布局的空气对流对街谷内气流运动和污染物扩散的影响。
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参 考 文献
［ ３ 罗 自治 ， 仁 洋 ， 德 国 ， ． 市 燃 气 管 道 完 整 １ 何 王 等 城
性 管 理 研 究 口］ 煤 气 与 热 力 ，０９ ２ １ ） ・ ２ ０ ， ９（ １ ：
１— ． ９ ２２
［ ］ 程 浩 力 ， 德 俊 ， 世 华 ， 城 市 燃 气 管 道 泄 漏 ７ 刘 龙 等． 的 Ｃ Ｄ 模 拟 ［］ Ｆ Ｊ ．油 气 储 运 ， ０ １ ３ ８ ： ２ １ ， ０（ ）
Ｃｈｅ ｇ Ｈ ｏ ｉ Ｚ ｎ ｉ Ｌｉ ｎ Ｌｖ Ｃｈ ｎｇ Ｚｈａ ｆ ｎ ｎ ａ ｌ ｈａ ｇ Ｙ ｎ Ｘｉ ｙｕ ｅ ｎｇ Ｄａ ａ
（ ｉｉ ｇ Ｂｒ ｎ ｈ，Ｃ ｉ ａＰｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ＬＴＤ ． Ｂｅｊｎ ａ ｃ ｈ ｎ ｔｏｅ ｍ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃ ． ，Ｂｅｊ ｎ ０ ０ ５，Ｃｈ ｎ ） ｉｉｇ １ ０ ８ ｉａ
的 楼 房 并 行 组成 ， 向垂 直 于 建 筑 物 。并 且 用 这 些 模 型 模 拟 了在 ３种 不 同 风 流 速 度 条 件 下 的 街 道 峡 谷 风 流 场 和 泄 漏燃 气 的扩 散 情 况 。模 拟 结 果 表 明 ， 建 筑 物 的影 响 下 ， 谷 内 的流 场 形 成 的 旋 涡 造 成 独 立 而 在 峡 稳 定 的 循 环 气 流 ， 而 影 响 建 筑 物迎 风 面 与 背 风 面 泄漏 燃 气 的 扩 散 情 况 。建 筑 物 附 近 风 速 的 大 小 和 分 从 布 也 与 泄 漏燃 气 的扩 散 紧密 相 关 。最 后 基 于 模 拟 结果 提 出 了相 应 的应 急 措 施 。 关 键 词 中图 法 分 类 号 街 道 峡谷 ；燃 气 管 道 ；泄 漏 ；扩 散 ； 涡旋 ＴＥ ３ ８２
生地 周边 的安 全 有极 大 的影 响 。因 此 ， 事故 发 生后 ， 应尽快 切 断泄漏段 的上 下游 阀 门， 防止燃 气过 多泄 漏 ， 对 周 边 采 取 必 要 措 施 ， 散 人 并 疏
数 值 计 算 ［］ 东 华 大 学 学 报 （ 然 科 学 版 ） Ｊ． 自 ，
２ １ ， ６ １ ：０ — １ ． Ｏ ０ ３ （ ） １ ９ １ ４
用 固 壁 无 滑 移 条 件 （ ａ１。 在 泄 漏 口 和 靠 近 Ｗ ｌ ）
壁 面 的 区域对 计算 网格 进行 了加密处 理 。启动
收稿 日期 ：０ ２０—９ ２ １ ４０
组分 运输模 型 ， 混合物 参数选 择 甲烷 一空气 。
６ ４
北 京 石 油 化 工 学 院 学 报
湍 流度 大小 ， 风速 分别 取 ５ ０ ８ ０ １ ． ｓ３ ． ， ． ，２ ０ｍ／ 个值 ， 湍流 模 型 选 择 标 准 ｋｅ ｓ ｏ —ｐ ｉ ｎ模 型 ， 击 ｌ 点 ＯＫ按钮 接 受系统 对 ｋ一 ￡模 型 的缺 省设 置 ， 包
括 标 准 模 型 设 置 、 面 函 数 设 置 和 湍 流 模 型 常 壁 数 的 设 置 等 等 ； 边 界 和 右 侧 边 界 给 定 出 流 边 上
不 同结构 的二 维街 道 峡谷 模 型 ， 研究 了模 型 内 泄 漏 燃 气 的扩 散规 律 ， 对城 市 管 道燃 气 安全 并
管 理及 泄漏 应急措 施提 出 了建议 。
１ 模 型 建 立
假 设气 流方 向垂直 于狭 长城市 街道 峡谷方
向 ， 者选 取街道 峡谷 的纵断 面作 为研究 模型 。 笔 所建 立 的城 市 街道 峡 谷 的 Ｃ Ｄ 模 型 如 图 １所 Ｆ
示 。 图 １中计算 区域 由 ３ 楼 房构成 的街巷 组 排 成， 左侧 的街巷 设为 马路 （ 处 为 马路 中心 ） Ｏｍ ，
马路宽 度 为 ４ 设 置楼 房 的宽 ２ 高 度分 ０ｍ， ０ｍ，
界条 件 （ ｔ ｏ ； 建 筑 物壁 面 和 地 面 上 采 Ｏｕｆ ｗ） 在 ｌ
２１ ０ ２年 ９月
城 市街 道 峡谷 形 状对 燃气 管道 泄 漏 扩 散 影 响 Ｃ Ｄ模 拟 Ｆ
程 浩力 张 艺 林 新 宇 吕 铖 张大凡
（ 国 石 油集 团工 程 设 计 有 限责 任 公 司 北 京 分 公 司 ， 京 １ ０ ８ ） 中 北 ０ ０ ５
摘
要
构 造 了 ２种 不 同形 态 的 街 道 峡谷 横 断 面 Ｃ Ｄ 模 型 ， 构 建 的 模 型 由 ３栋 不 同 高 度 Ｆ 所
Ａ ＣＦＤ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｓ Ｌｅ ｋａ ｅ Ｄｉｆ ｓ ｏ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｇａ ａ ｇ ｆ ｕ ｉ ｎ ｉ ｈ
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第２ Ｏ卷
第 ３期
北 京石 油化工学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＢｅ ｉｇ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｏ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ ｔｔ ｅｏ ｏ ｊ ｕ
Ｐｅ ｒ — ｈ ｍｉ ａ ｃ ｔ ｏ ｃ ｅ ｃ ｌＴｅ ｈｎｏ ｏ ｌ ｇｙ
Ｖｏ． Ｏ ＮＯ １２ ．３ Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｗｏ ｓ ｒ ｅ ａ ｙ ｓ ｃ ｏｓ ｅ ｔｏ ｓｒｃ ｔ ｅ ｔｃ ｎ ｏｎ ｒ ｓｓ ｃ ｉ ｎ ＣＦＤ ｏ ｅ ｓｗｉｈ ｄｉｆ ｒ ｎ ｔ ｕ ｔ ｅ ｒ ｏｎ ｔｔ ｔ ｄ ｍ ｄ ｌ ｔ ｆ ｅ ｅ ｔｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓ ａ ｅｃ ｓ ｉｕ ｅ ． Ｔｈｅｕｒ ｎ ｓ ｒ ｅ ａ ｏｎ ｒ ｉ ｕｌｔ ｄ ｂ ｈ ｅ ｉｄ ｎｇｓ ｗｉｈ ｄｉｆ ｒ ｎ ｅ ｇ ｓ ｐ ｒ ｌｅ ｏ ｅ ｃ ｂａ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎｙ ｓ ａ ｅ ｓｍ ａ ｅ ｙ ｔ ｒ ｅ ｂｕ ｌ ｉ ｔ ｆ ｅ ｅ ｔ ｈ ｉ ｈｔ ａ ａ ｌ ｌｔ ａ ｈ ｏ ｈｅ ｎ ｅ ｐｅ ｉｕｌ ｒｔ ｈ ｎ ｔ ｒａ ｄ ｐ ｒ ｎｄ ｃ ａ ｏ ｔ ｅ ｗｉ ｄ．Ｔｈ ｉ ｕ ａ ｉ ｎｓａ ｅ ｃ ｒ ｉ ｄ ｏ ｔｗｉｈ ｔ ｅ ｍ ｂ ｅ ｔｗｉ ｄ ｖ — ｅ ｓｍ ｌ ｔｏ ｒ ａ ｒｅ ｕ ｔ ｈｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉｉｓ， ａ ｔ ｍｏｄ ｌ ａ ｅ ｐｐｌ ｄ ｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｔ ｅ ｌ ｗ ｐ ｔｅ ｎｓ ｏｃｔｅ ｎｄ ｈｅ ｅ ｓ ｒ ａ ｉ ｔ ｓ ｍ ｌ ｔｎｇ ｈ ｆｏ ｅ ａ ｔ ｒ ａｎ ｔ ｅ ｅ ｋａ ｇａ ｄ ｈ ｌａ ｇｅ ｓ
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２ Ｏ： ７ ４ ． Ｏ１ ３ — Ｏ
群 ， 置警戒 区域 ， 止 人 员 车辆 进 入 ， 设 禁 避免 发
生危 险 。
［ ］ 程 浩 力 ， 德 俊 ． 镇 燃 气 管 道 泄 漏 扩 散 模 型 及 ６ 刘 城 数 值 模 拟 ［ ］ 辽 宁 石 油 化 工 大 学 学 报 ，０ １ ３ Ｊ． ２１，１
别 为 ２ 和 ４ 楼 间距 为 ４ 本 次模拟 的 ０ｍ ０ ｍ， Ｏ ｍ；
计算 区域 为一个 ３ ０ｍ×２ ０ 的空间 ， 中左 ０ ０ ｍ 其 侧 边界 （ 风入 口） 距楼 房 ６ 右 侧边 界距 楼 房 ０ｍ， １ ０ｍ。结 构 １生成 三 角 形 网 格 １ ６５ ４ ； Ｏ ２ ６ 个 结 构 ２生 成三 角形 网格 １ ９７ ３ 。 １ ２ 个 假设 输送 的燃气 温度 和 环境 温 度 均为 ３ ０ ０ Ｋ， 漏 口直径 为 ２ ０ｍｍ， 泄 ０ 泄漏 口初 始 体 积 分
发 生 的几率 也 随之 增 大 。 因此 ， 展城 镇 燃 气 开 管 道完 整性 管理及 泄漏事 故影 响研究 已经 成为
众 多学 者研究 的课 题ｌ ］ ＿ 。 １
数 为 １ 空气 中 甲烷 的初始 体 积分 数 为 ０ 环 境 ， ，
温 度 为 ２ ３Ｋ， ９ 环境 压力 为 １ １ ３ ５ｋ ａ ０ ． ２ Ｐ 。泄 漏 口选择 在街道 中央 （ 面 ０ｍ 处 ） 燃气 泄 漏 速 地 ， 率 约 为 ２ ０ｍ／ ， ０ ｓ 假定 泄漏 速率在 １０Ｓ内的模 ２ 拟 过程 中保持 不变 。 风 向为 自左 向右 ， 模 拟 的压 强条 件 下 空 在 气 可视 为 不可 压 缩 气 体 。在 边 界 条 件 的 处 理 上 ， 侧 进 口边 界 上 设 为 速 度 人 口 （ ｌｃ ｙ 左 Ｖｅｏ ｉ ｔ
ｉｌｔ ， 口边 界 风 速 取 水 平 来 流 ， 定 风 速 和 ｎｅ） 进 给
由于现 代城市 建筑群 所 构成 的街 道 峡谷对 气 流有 重要影 响［４， ３］ 峡谷 内泄漏燃 气 的对 流扩 －
散 又受 制 于峡 谷 内 的气 流 运 动 。因此 ， 以往 在 研 究 的基 础 上［８， 过 Ｃ Ｄ 技 术 建 立 了 ２种 ５¨通 ＿ Ｆ
２１ ０ ２年 第 ２ Ｏ卷
旋 流场 的空 间 内 ， 易 积 聚 泄漏 的燃 气 。泄漏 最
扩 散 模 型 ［］ 煤气 与热 力 ，０ ９ ２ （ ）１５ Ｊ． ２０ ，９ ５ ：－． ［ ］ 赵 丹 平 ， 志 勇 ． 市 街 道 峡 谷 二 维 空 气 流 场 的 ３ 梁 城
的燃 气遇 到 涡旋 流 场后 ， 随 流 场气 流 流动 扩 会 散， 贴近 地面 ， 直至 聚集充 满涡 旋空 间 。 （） ２ 燃气 在扩散 时 ， 风速起 主导作 用 。风速 越 大 ， 可加 快燃气 向下 风 向输 送扩 散 ， 利于 便 也 泄漏燃 气 的稀释 。 （） ３ 峡谷 内及建 筑 背 风 侧所 具 有 的独立 且 稳定 的涡旋 流 场造 成 的燃 气 聚 集 ， 于事 故发 对