Lagrangian模型与Eulerian模型耦合的建筑物周边气体扩散模拟
氩气泡和非金属夹杂物对连铸过程钢液流动行为的影响
氩气气泡和非金属夹杂物对连铸过程钢液流动行为的影响摘要：在目前的研究中，使用Eulerian–Lagrangian的方法，对连铸时的钢液流动（连续相）以及有特性的非金属夹杂物和气泡（分散相）的运动轨迹，建立三维湍流模型(k–ε模型)。
将分散相视为众多不同直径和密度的，具有惯性力的粒子。
为了弄清楚连续相和分散相之间的相互作用，采用两种方法研究和比较。
第一种方法，即单向耦合，只考虑金属液对分散相的流动轨迹的影响，而忽略分散相对金属液流动的影响。
第二种方法，即双向耦合，双方的影响都要考虑。
结果表明：本文所提出的双向耦合相互作用的方法是得到真实的结果必不可少的方法，特别是在有大气泡存在时。
关键词：湍流，连续铸造，浸入式水口，夹杂物，气泡，分散相1.引言在连续铸造时非金属夹杂物和氩气气泡都会进入到结晶器内。
非金属夹杂物来源于还原产物，氧化产物和外来杂质，然而氩气气泡是特意从塞棒口注入以防止堵塞和外来空气的进入引起钢液二次氧化。
与非金属夹杂物和气泡的存在相关的主要问题为，它们在熔池中的传输。
通过优化的浸入式水口或者优化的铸造工艺参数仔细的调整钢液的流动形态，流动的钢液可能将夹杂物和气泡带到钢液表面，使其进入被液态渣层从而去除。
否则它们会被凝固坯壳捕获，造成最终产品的缺陷。
显然，夹杂物和气泡传输依靠流动。
因此，已经建立了很多模型研究金属液在熔池中的流动，并且，最近也直接地研究了流动对夹杂物传输的影响。
大部分的研究者都只考虑了单相耦合，即金属液流动对夹杂物的运动轨迹的影响，而夹杂物对流动的影响却被忽视了。
然而，一个综合的模型应该考虑离散相和金属液流动之间的相互作用。
用来模拟夹杂物或者气泡在液态金属液中的传输的模型分为三大类：（1）准单相方法，这里液态金属和夹杂物或气泡被当作是一种“混合物”相处理（这种方法的缺点是不同相之间的相对运动只能近似的考虑）（2）欧拉两相法，这里分散的夹杂物或气泡被看作是一个二次连续相，可以附加动量方程求解；（3）Eulerian–Lagrangian两相模型，这里金属液流动利用欧拉框架求解，然而夹杂物或气泡的运动轨迹在拉格朗日框架内处理。
Lagrange、Euler、ALE三种方法的简单介绍
Lagrange、Euler、ALE三种方法的简单介绍ALE、Lagrange、Euler是数值模拟中处理连续体的广泛应用的三种方法。
Lagrange方法多用于固体结构的应力应变分析，这种方法以物质坐标为基础，其所描述的网格单元将以类似“雕刻”的方式划分在用于分析的结构上，即是说采用Lagrange方法描述的网格和分析的结构是一体的，有限元节点即为物质点。
采用这种方法时，分析结构的形状的变化和有限单元网格的变化完全是一致的（因为有限元节点就为物质点），物质不会在单元与单元之间发生流动。
这种方法主要的优点是能够非常精确的描述结构边界的运动，但当处理大变形问题时，由于算法本身特点的限制，将会出现严重的网格畸变现象，因此不利于计算的进行。
Euler方法以空间坐标为基础，使用这种方法划分的网格和所分析的物质结构是相互独立的，网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动，有限元节点即为空间点，其所在空间的位置在整个分析过程始终是不变的。
很显然由于算法自身的特点，网格的大小形状和空间位置不变，因此在整个数值模拟过程中，各个迭代过程中计算数值的精度是不变的。
但这种方法在物质边界的捕捉上是困难的。
多用于流体的分析中。
使用这种方法时网格与网格之间物质是可以流动的。
ALE方法最初出现于数值模拟流体动力学问题的有限差分方法中。
这种方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特长，即首先在结构边界运动的处理上它引进了Larange方法的特点，因此能够有效的跟踪物质结构边界的运动；其次在内部网格的划分上，它吸收了Euler 的长处，即是使内部网格单元独立于物质实体而存在，但它又不完全和Euler网格相同，网格可以根据定义的参数在求解过程中适当调整位置，使得网格不致出现严重的畸变。
这种方法在分析大变形问题时是非常有利的。
使用这种方法时网格与网格之间物质也是可以流动的。
固体结构分析中一般都选用lagrange坐标，实际上lagrange euler法在有限元中体现的节点意义正如楼主所述，但是本质牵扯的是参考什么样的坐标来描述应力应变关系。
安全气囊展开的三种数值模拟方法的对比
安全气囊展开的三种数值模拟方法的对比车凯凯;王美松【摘要】在安全气囊实际开发中，利用仿真技术可降试验成本，缩短开发周期。
针对控制体积法（CV）、任意Lagrange-Euler法（ALE）和粒子法（CPM）3种模拟方法，该文对比了各自的适用范围和优缺点，给出了各方法的理论模型以及有限元建模方法；结合某车型驾驶员侧折叠气囊，仿真对比了各方法的展开效果、温度、压力分布等主要参数。
结果表明：CV法更适用于在位情况下的气囊仿真分析；而ALE法和CPM法可分析离位情况下气囊流场分布，且在气囊展开初期可考虑到气流效应对乘员的影响。
该研究结果可为对气囊仿真方法的选择及气囊设计提供参考。
%Numerical simulation technology is an important tool to reduce cost and time for safety airbag development. Three prevalent principal methods, i.e. the Control Volume Method (CV), the Arbitrary Lagrangian Eulerian Method (ALE), and the Corpuscular Method (CPM), were compared for the application and the characteristics of airbag. The deployment process, the temperatures, and the pressures were simulated using mathematic theories and ifnite element model for a developing vehicle with a folded driver side airbag. The simulation results of these methods show that the CV method is more suitable for airbag simulation under in position (IP) condition, while the ALE method and the CPM method are perfect for analyzing the lfow ifeld and its effects on passengers of airbag deployment under out of position (OOP) condition when taking into account lfow effect at the initial stages of airbagdeployment. These results wil provide references for the selection simulation method and actual design for airbag deployment.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】7页(P250-256)【关键词】汽车工程;被动安全;安全气囊展开;仿真模拟;控制体积法(CV);任意Lagrange-Euler法(ALE)和粒子法(CPM)【作者】车凯凯;王美松【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240，中国;深圳比亚迪汽车有限公司，深圳 518118，中国【正文语种】中文【中图分类】U461.91随着中国经济的发展，中国汽车销量逐年增加，并于2009年首次超越美国，成为世界汽车产销第一大国。
大气污染物迁移模型的构建与应用研究
大气污染物迁移模型的构建与应用研究大气污染是当前全球面临的重要环境问题之一。
研究大气污染物的迁移模型及其应用，对于制定有效的大气污染治理措施具有重要意义。
本文将重点探讨大气污染物迁移模型的构建与应用研究。
一、模型构建的意义大气污染物迁移模型的构建对于实现精确的跨地区及长时间尺度大气污染预测具有重要作用。
通过建立模型，科学家们可以定量地分析污染物的来源、输送途径和去向，为制定环境保护政策和决策提供科学依据。
二、模型构建的方法1. 欧拉法与拉格朗日法大气污染物迁移模型可以采用欧拉法和拉格朗日法两种数值解方法。
欧拉法将模型空间划分为网格，通过求解方程组的平均值来获得模拟结果。
而拉格朗日法通过跟踪大气污染物的瞬时位置和浓度，获得更为精确的模拟结果。
2. 数学建模和计算机模拟在模型构建中，数学建模是必不可少的一步。
科学家们通过对大气污染物的迁移规律进行数学描述，并引入相关的物理和化学过程，建立了复杂的数学方程组。
计算机模拟则利用计算机程序对这些方程组进行求解，实现对大气污染物迁移的模拟。
三、模型应用的研究领域1. 污染源识别与风险评估大气污染物迁移模型的应用范围广泛，其中之一是污染源识别与风险评估。
通过对大气污染物的浓度分布进行模拟，科学家们可以确定污染源的位置和强度，并评估其对周边环境和人体健康的风险程度。
这对于制定污染防治措施和改善环境质量具有重要的参考价值。
2. 空气质量预报与管理大气污染物迁移模型还可以应用于空气质量预报与管理。
通过收集和分析大量的气象和环境数据，并结合模型的模拟结果，科学家们可以有效地预测空气质量的变化趋势，并制定相应的应对措施。
这对于避免空气污染的突发事件以及提高城市空气质量具有积极的影响。
3. 跨区域大气污染传输研究大气污染物的传输不受地区边界的限制，呈现出明显的跨区域特征。
模型的应用可以有效地研究不同区域之间的污染物传输规律，并揭示污染物的源汇关系。
这对于制定区域间的大气污染防治策略以及国际合作具有重要的意义。
空气污染物传输与扩散模型的研究
空气污染物传输与扩散模型的研究随着城市化进程的加速，空气污染问题已经成为现代城市所面临的重要问题。
污染物的排放来自于交通、工业、燃煤等多种渠道，如何有效地评估和控制空气污染已经成为政府和科研界研究的热点问题。
在这个背景下，空气污染物传输与扩散模型成为了污染评估和控制的重要工具。
一、传输模型的分类空气污染物传输模型可以分为Eulerian模型和Lagrangian模型两种。
Eulerian模型是用数学方法来描述污染物在空气中的传播和扩散。
该模型主要分为二维模型和三维模型两种。
二维模型通常用于城市街区尺度的模拟，而三维模型则适用于多个城市之间的大范围传输。
Lagrangian模型则是通过描述各个污染物质点的移动来研究污染物的传输。
这个模型的优势是能够考虑气流中的湍流效应和其它不规则的现象，因此适用于大气颗粒物（PM）的传输研究。
Lagrangian模型也可以被用在烟气甩脱的模拟和流场分析等领域。
二、传输模型的适用范围和局限性空气污染物传输模型的适用范围主要取决于模型的建立和数据的来源。
一般来说，传输模型适用于区域因果关系明显、复杂交通情况的城市。
传输模型中需要吸取大量的地理、气象、热力学、化学、物理等方面的数据，以确保模型的准确性和稳定性。
传输模型存在的局限性是影响模型准确性的主要因素之一。
由于污染源的复杂性和气象条件的不确定性，模型的建立必须考虑到多种因素。
这其中包括：污染源的位置、排放情况、污染物在空气中的反应、移动及沉降、气象条件，以及周边环境等方面，因此确定参数时需要耗费大量精力。
三、传输模型的应用场合传输模型主要用于预测和评估污染物扩散的规律，并为环境保护和污染物管控提供科学依据。
传输模型最常见的应用场合包括：检测规划工程的污染物扩散情况，评估不同污染源在空气中的影响程度，评估地区的环境影响评价和在城市规划中确定污染源的位置。
此外，传输模型还可以被用于制定政策、规定标准及评估不同方案的优缺点。
多相流动的基础知识和数值模拟方法
多相流动的基础知识和数值模拟方法多相流动是指在同一空间中存在两种及以上物质的流动现象。
在工程领域中，多相流动具有广泛应用，如化工反应器中的气液流动、石油勘探中的油水混合流动等。
本文将介绍多相流动的基础知识，并探讨一些常用的数值模拟方法。
一、多相流动的分类多相流动可以根据不同的分类标准进行分类，常见的分类方法包括：1.根据组分：固液流动、气液流动、固气流动等；2.根据速度：稳定流动、不稳定流动、湍流等；3.根据形态：离散相、连续相、两相界面等。
二、多相流动的基础知识1.多相流动的基本方程多相流动的基本方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。
在连续性方程中，考虑到多相流动中各相的质量守恒关系；在动量方程中，引入各相之间的相互作用力和速度差等因素；在能量方程中，考虑到各相之间的相变、传热等现象。
2.多相流动的相互作用多相流动中的不同相之间存在相互作用力，如液固两相之间的颗粒间碰撞力、气液两相之间的表面张力等。
这些相互作用力对多相流动的行为和特性具有重要影响。
3.多相流动的模型为了更好地描述多相流动的行为，研究者们提出了多种多相流动模型，如两流体模型、Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrangian模型等。
不同的模型适用于不同的多相流动情况，选择合适的模型对于准确描述多相流动至关重要。
三、多相流动的数值模拟方法数值模拟是研究多相流动的重要手段之一，常用的数值模拟方法包括：1.有限体积法有限体积法是常用的求解多相流动的数值方法之一，它将流动域划分为网格单元，通过离散化各个方程，利用差分格式求解模拟区域内的物理量。
2.多尺度方法多尺度方法考虑到多相流动中存在不同尺度的现象和作用力，通过将流动域划分为不同的区域进行求解，以更好地描述多相流动的行为。
常见的多尺度方法有多尺度网格方法和多尺度时间方法。
3.相场方法相场方法是一种常用的描述多相流动界面的方法，它通过引入相场函数来表示相界面，并利用Cahn-Hilliard方程等对相场函数进行求解，从而获得界面位置和形状等信息。
大气环境中颗粒物迁移与扩散模型研究
大气环境中颗粒物迁移与扩散模型研究近年来，随着城市化进程的加快和工业化水平的提高，大气污染问题日益凸显，其中颗粒物污染是一大挑战。
大气颗粒物对人类健康和环境影响巨大，因此对其迁移与扩散模型的研究变得非常重要。
一、颗粒物的来源与特性颗粒物的来源多样，包括工业排放、交通尾气、农业活动等，它们具有不同的物理化学特性和粒径分布。
颗粒物大致可分为可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5），其中PM2.5对人体的影响更为严重。
这些颗粒物中有机物、金属元素、重金属离子等成分可以对人体健康产生有害影响。
二、颗粒物迁移与扩散模型的意义颗粒物的迁移与扩散模型可以帮助我们了解颗粒物在大气中的输运规律，揭示其影响因素和迁移途径，从而有针对性地制定治理措施。
模型可以模拟颗粒物源排放、大气传输、沉积和浓度分布等过程，为科学决策提供参考和支持。
三、颗粒物迁移与扩散模型的研究方法研究颗粒物迁移与扩散模型的方法主要有数学建模和实验观测两种。
数学建模是基于物理模型、数学模型和计算机模拟，通过建立方程组来模拟颗粒物的迁移和扩散过程，并运用各种数值计算方法求解。
实验观测则通过野外观测和实验室模拟来获取数据，如风速、温度、湿度、浓度等，以验证模型的可靠性。
四、常用的颗粒物迁移与扩散模型常见的颗粒物迁移与扩散模型包括Lagrangian模型和Eulerian模型。
Lagrangian模型追踪颗粒物的运动轨迹，重点考虑了颗粒物的个体运动和涡旋扩散，适用于较小尺度和复杂环境。
Eulerian模型以网格为基础，通过求解空气动力学方程来模拟颗粒物的输运和扩散，适用于中高尺度和相对简单的环境。
五、颗粒物迁移与扩散模型的挑战与未来发展颗粒物迁移与扩散模型的研究还面临一些挑战，如粒径分布、气象条件、大气细观结构等因素的复杂性。
未来的发展需要更加准确和细致的模型，以适应不同区域和不同尺度的需求。
同时，研究者还应关注颗粒物的来源治理、排放监测等与模型研究相结合的工作，以全面解决大气颗粒物污染问题。
环境影响评价中的空气质量模拟方法
环境影响评价中的空气质量模拟方法随着人类工业化与城市化的加快发展，环境污染问题日渐突出。
空气质量是人们关注的焦点之一，因为空气质量直接关系到人们的健康和生活质量。
为了解决环境污染问题，环境影响评价中的空气质量模拟方法被广泛应用并不断发展。
空气质量模拟方法是通过数学建模和计算机模拟的方法，来模拟分析环境空气中污染物的传输、扩散和变化规律，评估其对环境和人类健康的影响。
在环境影响评价中，空气质量模拟方法的应用可以评估工业、交通、农业等项目对周围环境空气质量的影响，帮助决策者制定合理的环保措施和政策。
空气质量模拟方法可以分为不同种类，常见的方法有大气扩散模型、准双静热模型和CFD模型等。
大气扩散模型是空气质量模拟方法中最为常见的一种，它利用大气动力学和物理化学原理，通过离散方程组来描述空气中污染物的传输与扩散。
这种模型适用于较大范围的空气污染评估，能够模拟污染物在大气中的传播和变化规律，较为准确地预测污染物浓度分布。
常见的大气扩散模型有Gaussian模型、Lagrangian模型和Eulerian模型等。
准双静热模型是一种基于物理化学原理的空气质量模拟方法，主要用于评估工业排放对周围环境的污染影响。
该模型通过描述源排放物质的特性和环境的层流、湍流条件，预测排放物质在大气中的输送、传播和沉降过程。
准双静热模型考虑了源排放的太阳辐射对环境的影响，能够较准确地评估工业排放对环境的影响程度。
CFD（Computational Fluid Dynamics）是一种基于数值计算的模拟方法，主要用于模拟流体运动和传热过程。
在环境影响评价中，CFD模型被广泛运用于建筑、交通等领域，以研究工程项目对空气质量的影响。
CFD模型能够考虑各种复杂的条件和因素，如建筑风速、气象条件、周边环境等，能够更准确地预测空气流动和污染物的传输路径与浓度分布。
除了以上几种常见的空气质量模拟方法外，还有一些新兴的方法也在不断发展与应用中。
混凝土重力坝爆炸荷载数值分析及抗爆性能研究
混凝土重力坝爆炸荷载数值分析及抗爆性能研究刘晓蓬;陈健云;徐强【摘要】利用LS-DYNA非线性有限元程序,基于Eulerian和Lagrangian耦合的方法,研究了RHT本构模型模拟的混凝土板在爆炸荷载下的动力反应,并且将数值结果与现场实验结果进行比较,由此说明了RHT本构模型模拟爆炸荷载下混凝土动力反应的有效性.研究了2 t TNT炸药在距离坝体上游面10m不同起爆深度的情况下,有泡沫混凝土保护层和无泡沫混凝土保护层的坝体动力响应及其损伤状况.计算结果表明,无泡沫混凝土保护层时,坝体上游面主要损伤区域位置总是随起爆深度的增加向坝体底部移动;当上游表面有泡沫混凝土保护层时,坝体上游表面的损伤明显变小,下游面的损伤较无保护层情况也明显减小.表明泡沫混凝土能够有效减小混凝土大坝在爆炸荷载下的损伤,在提高混凝土大坝的抗爆性能方面起到很好的保护作用.【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】8页(P174-181)【关键词】混凝土大坝;泡沫混凝土;爆炸荷载;动力响应【作者】刘晓蓬;陈健云;徐强【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024;大连理工大学建设工程学部工程抗震研究所,大连116024【正文语种】中文【中图分类】O313.2;TD235.11 引言当今世界，随着人类对清洁能源需求量的增加和防汛抗洪及灌溉用水的需要，越来越多的混凝土大坝正在建设或者已经建设完成。
虽然和平与发展已经成为世界的主题，但是，局部冲突仍然存在，恐怖袭击时有发生。
由于蓄水大坝具有很强的政治、军事和经济意义，极有可能成为现代战争中的潜在打击目标或恐怖袭击的重要对象。
高压气体驱动二级轻气炮发射过程的数值模拟方法及应用
高压气体驱动二级轻气炮发射过程的数值模拟方法及应用陈履坦;何起光;陈小伟【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2022(42)12【摘要】二级轻气炮是一种常见的超高速发射装置,多年来其数值研究大多采用简化一维模型,鲜有三维有限元模型。
以14 mm口径高压气体驱动二级轻气炮为研究对象,采用耦合欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)算法,根据膜片破裂与否,将二级轻气炮模型解耦为2个分级三维数值模型。
为确定实验难以测得的参数(材料摩擦因数和膜片破膜压力),设计正交试验,拟合确定活塞与泵管间摩擦因数为0.82,弹丸与发射管摩擦因数为0.30和膜片破膜压力为11.73 MPa。
正交结果表明,摩擦因数对计算结果影响较大,在高压气体驱动二级轻气炮的计算中不应忽略。
通过上述方法建立数字化高压气体驱动二级轻气炮,完整复现气炮发射过程,计算的弹丸终速与实验结果吻合度高。
选取验证工况详细分析了气炮发射过程内流场变化,并呈现关键时刻的压力云图。
该气炮简化方法、分级思想和关键参数确认方法可推广应用于固体发射药驱动、爆轰驱动等其他驱动形式的二级/多级轻气炮。
【总页数】17页(P114-130)【作者】陈履坦;何起光;陈小伟【作者单位】北京理工大学机电学院;北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室;北京理工大学前沿交叉科学研究院【正文语种】中文【中图分类】O313.4【相关文献】1.二级轻气炮发射过程内弹道数值计算研究2.燃烧轻气炮发射药密闭燃烧过程数值模拟3.反应气体驱动二级轻气炮发射特性\r实验及数值计算4.二级轻气炮发射过程中前冲气体的初步研究5.气相爆轰驱动二级轻气炮内弹道数值模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
如何进行城市污染物扩散模拟与分析
如何进行城市污染物扩散模拟与分析城市污染物扩散模拟与分析是环境科学领域中的重要研究方向，也是解决城市环境污染问题的重要手段之一。
本文将围绕城市污染物扩散模拟与分析展开讨论，介绍其基本原理、应用和挑战，并探讨发展趋势。
一、城市污染物扩散模拟与分析的基本原理城市污染物扩散模拟与分析的基本原理是通过建立数学模型，模拟污染物在城市空间中的传输、转化和沉降过程。
污染物的传输过程主要包括对流传输、扩散传输和平流传输。
对流传输是指污染物随空气的运动一起传输，扩散传输是指污染物在空气中的扩散过程，平流传输是指污染物随大气环流的传输。
此外，污染物还会在空气中发生化学反应和沉积作用。
城市污染物扩散模拟与分析的关键是建立准确的数学模型。
模型的建立需要考虑城市的地理、气象、排放源等多个因素。
常用的模型包括高斯模型、拉格朗日模型和欧拉模型等。
高斯模型是一种常用的分析点源扩散的模型，适用于较小尺度的污染物扩散情况。
拉格朗日模型是一种基于粒子追踪方法的模型，可以模拟污染物在大气中的运动，适用于较大尺度的城市污染物扩散模拟。
欧拉模型则是一种基于网格的模型，可以模拟污染物在网格点间的传输过程，适用于对城市空间分布进行研究。
二、城市污染物扩散模拟与分析的应用城市污染物扩散模拟与分析具有重要的应用价值。
首先，它可以帮助人们了解城市污染物的空间分布和扩散规律，为城市环境管理提供科学依据。
通过模拟与分析，可以确定污染物主要来源和传输路径，有助于合理规划城市环境布局和污染物减排措施。
其次，城市污染物扩散模拟与分析也可以用于评估城市空气质量。
通过建立空气质量模型，可以预测城市不同地区的污染物浓度，为城市居民提供空气质量预警和健康保护措施。
此外，城市污染物扩散模拟与分析还可以应用于灾害风险评估和环境影响评价。
例如，在城市规划建设过程中，可以通过模拟与分析，评估不同污染源对周围环境的影响程度，为规划者提供参考和决策依据。
三、城市污染物扩散模拟与分析的挑战城市污染物扩散模拟与分析也面临着一些挑战。
污染物大气扩散模型构建与应用教程
污染物大气扩散模型构建与应用教程大气污染是全球面临的一项严重问题，其不仅对人类健康和生态环境造成威胁，还对气候和全球变暖产生负面影响。
为了了解和研究污染物在大气中的传输和扩散规律，科学家们发展了各种大气扩散模型。
本篇文章将针对污染物大气扩散模型构建与应用进行详细介绍。
1. 污染物大气扩散模型的基本原理污染物大气扩散模型是建立在大气动力学和污染物输送理论基础上的数学模型。
它通过模拟大气环境中的污染物传输过程，预测和评估污染物浓度分布和扩散范围。
一般而言，污染物大气扩散模型可分为随机模型和确定性模型两类。
随机模型基于概率统计理论，通过考虑风速、大气不稳定度、地形、排放源和污染物本身的特性等因素，采用概率分布函数描述污染物的扩散过程。
其中，最常用的随机模型是高斯扩散模型，它基于高斯曲线假设，将传输过程简化为了扩散、平流等过程。
确定性模型则基于物理和数学原理，通过求解一系列大气动力学方程和污染物传输方程，来模拟污染物的扩散过程。
常见的确定性模型有Box模型、Eulerian模型和Lagrangian模型等。
2. 污染物大气扩散模型的构建与参数选择构建可靠的污染物大气扩散模型需要准确选择和确定一系列关键参数。
首先，要考虑大气条件，包括风速、风向、大气稳定度和地形等因素。
这些参数直接影响污染物传输过程中的平流和湍流扩散效应。
根据实际情况和需求，可以采用风速计、气象站等设备获取风速和风向数据，并通过测站数据、气象预报模型或卫星数据获取大气稳定度等信息。
其次，需要考虑污染物特性和排放源的参数。
不同的污染物具有不同的化学和物理特性，例如挥发性有机物（VOCs）、颗粒物（PM2.5、PM10）等。
确定污染物的溶解度、迁移速率等参数，有助于准确模拟污染物的传输过程。
排放源的位置、排放速率和时间等参数也是模型构建的重要输入。
可以通过实地调查、监测数据或排放源模型来获取相关信息。
最后，还需要确定模型的空间和时间分辨率。
空间分辨率决定了模型的空间尺度和网格精度。
大气中湍流和扩散过程的模拟和参数化方案研究
大气中湍流和扩散过程的模拟和参数化方案研究大气中湍流和扩散过程是大气动力学和气候系统中重要的物理过程，对于预测天气、气候变化以及空气质量具有重要意义。
近年来，随着计算机技术的进步，大气中湍流和扩散过程的模拟和参数化方案研究取得了很大进展。
本文将从模拟方法和参数化方案两个方面，对大气中湍流和扩散过程的研究进行综述。
在湍流和扩散模拟方法方面，目前主要有两种方法，一种是直接数值模拟（DNS），另一种是雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS）。
DNS方法是基于直接求解流体运动方程和湍流模型，可以精确地模拟湍流和扩散过程，但由于计算复杂度较高，只适用于小尺度和短时间尺度的模拟。
RANS方法则是基于对湍流流场进行时间平均和空间平均，并引入湍流模型来描述湍流的统计性质，可以模拟更大尺度和长时间尺度的湍流。
在参数化方案研究方面，主要是针对湍流和扩散过程的物理机制进行建模和参数化。
其中最常用的是K方程（K-ε）模型和雷诺应力模型。
K方程模型基于湍流能量方程和湍流耗散率方程，通过求解这两个方程，计算湍流动能和湍流耗散率的分布，并根据物理机制和实验数据来确定湍流模型的各个参数。
雷诺应力模型则是基于雷诺平均Navier-Stokes方程，并引入湍流应力来描述湍流的效应，根据物理机制和观测数据来确定模型的参数。
此外，还有一些新的模型和参数化方案正在发展中，如拉格朗日-爱欧拉（Lagrangian-Eulerian）模型、大涡模拟（LES）和湍流混合模型等，这些方法在湍流和扩散模拟方面具有一定的优势。
比如，拉格朗日-爱欧拉模型可以更准确地模拟气溶胶和化学物质的传输和化学反应过程；LES方法可以模拟大尺度和中尺度的湍流运动，具有更高的计算效率和更好的数值稳定性；湍流混合模型则在湍流过程的模拟和参数化中综合了不同的方法和理论。
总之，大气中湍流和扩散过程的模拟和参数化方案研究是一个复杂而关键的问题，目前已取得了一些进展。
基于欧拉—拉格朗日模式的风沙跃移数值模拟方法
基于欧拉—拉格朗日模式的风沙跃移数值模拟方法赵健;富宝锋;司高华;佘潇;李哲【摘要】通过对沙粒的起动过程以及粒床相互作用机理进行参数化处理,利用计算流体力学方法与离散动力学模拟对风场和沙粒进行耦合迭代,建立了基于欧拉—拉格朗日模式的、适用于研究风沙流二维特征的风沙跃移数值模型.通过模拟沙粒集团以及单颗沙粒跃移运动的随机特征,有效描述了风沙流垂向以及沿程变化规律,并且能够输出任意时刻每颗沙粒的空间位置、速度和加速度等信息.输沙通量的空间分布与现场观测实验数据有较高的吻合度,摩阻风速和风速廓线两个宏观物理量的变化情况与风沙流形成和发展的物理实际相符,说明了本数值模型和计算方法的合理性.【期刊名称】《气象与减灾研究》【年(卷),期】2018(041)004【总页数】5页(P293-297)【关键词】风沙跃移;数值模拟;欧拉—拉格朗日模式【作者】赵健;富宝锋;司高华;佘潇;李哲【作者单位】西北核技术研究所,陕西西安 710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安 710024;西北核技术研究所,陕西西安710024;西北核技术研究所,陕西西安 710024【正文语种】中文【中图分类】X1690 引言风沙流是造成土地荒漠化、沙尘暴等自然灾害的关键原因，近年来，郑晓静和王萍(2006)、Zheng等(2006)、武建军等(2011)和武生智和郭为进(2014)等风沙流领域学者致力于研究沙粒微观动力学机理来获得风沙运动的宏观规律，进而寻求预报以及治理相关自然灾害的有效方法。
Bagnold(1941)指出，风沙流中沙粒的微观运动形式分为蠕移、跃移和悬移，并且跃移沙粒占主导。
顾兆林(2010)认为，跃移沙粒对地面的冲击作用是造成风沙灾害的主要原因，因此沙粒跃移运动的研究至关重要。
欧拉—拉格朗日模型是研究风沙运动的主要方法，Ottjes(1978)、欧阳洁和李静海(2004)、李万清等(2006)利用该模型研究了一些典型的气固耦合问题，在此框架下，沙粒跃移运动的数值模拟包括离散动力学直接模拟和基于起跳初速度分布的风沙耦合模型。
环境工程计算之大气颗粒物浓度及沉降速率的计算
环境工程计算之大气颗粒物浓度及沉降速率的计算大气颗粒物是指悬浮在大气中的固体或液体微粒，对空气质量和人类健康影响巨大。
为了评估和管理大气颗粒物的污染程度，需要计算大气颗粒物的浓度及沉降速率。
本文将介绍大气颗粒物浓度和沉降速率的计算方法。
大气颗粒物浓度的计算大气颗粒物的浓度可以通过测量和模拟两种方法进行计算。
测量方法测量大气颗粒物的浓度通常使用空气质量监测站进行。
监测站使用颗粒物采样器收集空气中的颗粒物样品，并通过重量或粒径分布来计算颗粒物的浓度。
测量方法需要实地采集样品，并依赖于监测站的设备和准确性。
模拟方法模拟方法通过数学模型来估算大气颗粒物的浓度。
常用的模型包括Eulerian模型和Lagrangian模型。
Eulerian模型将大气划分为网格，并在每个网格中计算颗粒物的浓度。
Lagrangian模型则是追踪颗粒物的轨迹，并根据物理参数来估算浓度。
模拟方法可以预测特定时间和地点的颗粒物浓度，但需要准确的输入数据和适当的校正。
大气颗粒物沉降速率的计算大气颗粒物的沉降速率是指颗粒物在空气中下降的速度，常用于评估颗粒物对环境和健康的影响。
Stoke's公式根据Stoke's公式，大气颗粒物的沉降速率可以通过粒径和颗粒物密度来计算。
公式如下：沉降速率 = (2/9) * (g * (rho_p - rho_a) * r^2) / mu其中：- 沉降速率是单位时间内颗粒物下降的距离。
- g是重力加速度。
- rho_p是颗粒物的密度。
- rho_a是空气的密度。
- r是颗粒物的半径。
- mu是空气的动力粘度。
其他因素除了Stoke's公式，还有其他因素会影响大气颗粒物的沉降速率，如风速、湿度、以及颗粒物形状和密度的变化。
这些因素通常需要在模型中考虑，并进行相应的计算和校正。
结论大气颗粒物的浓度和沉降速率是评估大气污染和环境健康风险的重要参数。
浓度可以通过测量和模拟两种方法进行计算，而沉降速率可以使用Stoke's公式以及其他因素进行估算。
污染物扩散模型研究
污染物扩散模型研究污染是当代社会面对的严峻问题，尤其是大气污染给人们带来的影响越来越明显。
为了解决这个问题，人们研究了大量的大气污染控制方法，其中，模型预测理论是一种非常重要的方法。
在大气污染控制中，模型预测可以帮助我们预测污染物的扩散和排放的影响范围，为环境保护、公共卫生等方面提供重要帮助。
一、模型预测方法和意义污染物在大气中的扩散是一个复杂的跨学科问题，需要结合现代化学、物理、数学等多学科知识。
大气污染物扩散模型是通过物理数学方法来描述和计算污染物在大气中的传输和扩散的模型。
大气污染物扩散模型的研究将污染物排放源和环境的影响联系起来，具有重要的理论和实践意义。
现代大气污染物扩散模型通常是基于一定的物理模型，如对流扩散方程、化学反应方程、光化学方程等，结合数学模型，利用计算机技术对污染物的输运和扩散进行预测和分析。
此外，模型的建立还要考虑对流、湍流、地形等现象的影响。
模型预测的结果可以指导污染物排放源的设立和优化，对大气环境保护和人们健康起到积极的作用。
二、基本原理和方法大气污染物的扩散模型可以分为两类，即Lagrangian模型和Eulerian模型。
Lagrangian模型是以空气微团为研究对象，跟踪污染物在不同的运动状态中的变化。
它适用于研究低空层的对流扩散和大气稳定条件下颗粒物的输送。
Eulerian模型则是以空气质点为研究对象，考虑空气的动量、质量和能量转移，适用于大气径流扩散模式的建立。
大气污染物扩散模型的基本原理是根据污染物在大气中的输运、扩散、沉降和化学反应等过程，分析和计算污染物在大气中的传输规律和作用。
模型预测需要准确的源排放数据、污染物反应和降解数据、大气传输参数等，具体的操作方法包括模型选择、参数输入、模拟计算和模拟结果的分析等。
三、模型的应用与展望大气污染物扩散模型在现代污染控制和环境保护中得到了广泛的应用。
例如，通过模型计算可以确定污染源的最佳位置和数量，还可以预测和评价控制污染物的效果。
高产高效综采面空间立体化雾化控除尘技术研究
图1 某综采面呼吸带高度粉尘浓度分布情况
3.3 多因素扰动条件下不同类型喷嘴细观雾化特性实验研究
通过调研各大煤矿企业普通采高综采(放)面、大采高综采(放)面以及超大采高综采(放)面普遍采用的各类型喷雾降尘喷嘴，在不同喷雾压力(2～10MPa)下进行雾化角、有效射程以及流量等宏观雾化特性，从中优选雾化角较大，有效射程较远且流量相对较小的喷
用下产生的高密度、颗粒大小的风和水雾幕封闭了切割粉尘的逃逸空间，并使雾滴和尘粒在雾化的封闭空间中反复冷凝，捕获高浓度的尘团。
同时，研发的采煤机复合喷嘴喷雾器，能够有效捕集截割垮落产生的粉尘及滚筒转动扬起的浮尘，阻碍其向工作面空间逸散。
采煤机前后滚筒处各安设三个复合喷嘴喷雾器，分别使用强力磁铁固定，其中喷雾器1布置在摇臂根部采煤机机身上部，靠近煤壁侧，向靠近煤壁滚筒一侧方向喷射，用于降低煤体垮落产生的粉尘；喷雾器2布置在采煤机机身前部，向远离煤壁滚筒侧喷射，用于阻碍因滚筒截割湍流风造成的截割粉尘逸散；架；对于后滚筒区域，支架和上风侧的第
图2 采煤机区域空间立体化雾化控除尘技术工艺现场布置示意图。
下行床气粒流动行为的Eulerian—Lagrangian模拟
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壁面的存在限制了颗粒的自由运动使颗粒容易在壁面处发生聚集但由于固壁附近存在流体滞流边界层流体速度较低颗粒受到较大的阻力由于气固两相流中存在颗粒向阻力最小的区域运动的趋势颗粒又趋于离开壁面二者种工况下不同床高处颗粒速度的径向分布fig7lateralprofilesofparticlevelocityalongdownerofthreecases固含率气体速度颗粒速度及颗粒速度的标准方差沿轴向的变化fig8axialprofilesofsolidsfractiongasandparticlevelocitiesandstandarddeviationofparticlevelocity中还可以看到壁面碰撞参数和颗粒碰撞参数对横向流动结构的影响
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈｅ ａｓｓ ｌｄ ｆｏｗｓ ｎ ＷＯ ｄ ｍｅ ｉ ｎａ ｄ ｗｎ ｒ ｗｅ ｅ ｓｍｕｌ ｔ ｄ ｂｙ ｕ ｉ ａ ｓｒ ｃ ： ｇ — ｏ ｉ ｌ ｉ ｔ — ｉ ｎｓｏ ｌ ｏ ｅ ｒ ｉ ａｅ ｓｎｇ ＣＦＤ－ ＤＥＭ ｍｅ ｈｏ ． ｔ ｄ Ｔｈｅ ｓｍｕｌ ｔｏ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗｅ ｈｅ ｔ ｐ ｃ ｌｆｏ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓｉ ｈｅ ｄ ｗｅ ． ｏ ｈｅ ｆｏｗ ｉｅ ｔｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｄ ｔ ｙ ｉ ａ ｌ ｗ ｔ ｕ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ Ａｌ ｎｇ ｔ ｌ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ，
污染物扩散模型
污染物扩散模型概述污染物扩散模型是一种用于模拟和预测污染物在大气中的传播和扩散过程的数学模型。
它是环境科学和空气质量管理领域中重要的工具，被广泛用于评估污染物的来源、传输路径、浓度分布和对人类健康和环境的影响。
模型建立污染物扩散模型通常采用数值模拟方法建立，其中最常用的方法包括高斯模型、拉格朗日模型和欧拉模型。
高斯模型高斯模型基于高斯分布理论，通过假设污染物的扩散呈现高斯分布，来预测污染物在空间中的传播和浓度分布。
该模型适用于平坦地表和相对简单的地形条件下的污染物扩散预测。
拉格朗日模型拉格朗日模型基于污染物的运动轨迹来模拟扩散过程。
它采用随机模拟方法，将污染物的源点和初始速度作为输入，通过模拟污染物粒子的运动路径，来预测污染物在空间中的分布。
拉格朗日模型适用于地形复杂、污染源多变或移动的情况。
欧拉模型欧拉模型是一种基于流体动力学原理的模型，它通过对大气流场进行数值模拟，来预测污染物在空间中的传播。
欧拉模型适用于研究大气中较大尺度上的污染物扩散过程，能够考虑地形、气象因素和污染源的作用。
模型输入污染物扩散模型的输入包括以下几个方面：污染源数据污染源数据是指污染物在空间中的来源和排放信息，包括源位点、污染物排放速率、时间和空间分布等。
这些数据通过监测和测量获得，在模型中用于确定污染物的初始条件。
大气条件数据大气条件数据是指影响污染物传播和扩散的气象因素，包括风速、风向、温度、湿度和气压等。
这些数据通常通过气象站观测或数值模拟获得，在模型中用于确定污染物的传播路径。
地形和建筑物数据地形和建筑物数据是指地表和建筑物对污染物传播和扩散的影响。
地形数据包括地表高度、坡度和植被覆盖等，建筑物数据包括建筑物高度、密度和分布等。
这些数据通常通过遥感技术或测量获得，在模型中用于确定污染物的传播路径和浓度分布。
模型输出污染物扩散模型的主要输出包括以下几个方面：污染物浓度分布图污染物浓度分布图是模型预测的污染物浓度在空间上的分布情况。
AUTODYN_Chapter 10_EulerLagrange 作用(流固耦合)课件
• 场文件中的压力作用到拉格朗日的外面 表
• 拉格朗日表面初始位置和欧拉单元之间 进行场的自动映射
• 两个场文件之间的压力数据通过自动线 性插值得到
Example High pressure expansion around a
metallic ring in enclosed box
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4
多边形的例子
SHELL
EULER
LAGRANGE
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5
2D 流固耦合设置菜单
• 耦合类型
• None • 自动-Automatic (polygon free)
• 容易使用 • 可以考虑侵蚀 • 必须应用于整个模型 • 不能用于壳 • 多边形 • 不能考虑侵蚀 • 能够用于Lagrange, ALE 和 Shell
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26
全耦合 – 爆炸对舰艇壳体的冲击变形
• 靠近舰艇的空气中爆炸
– 刚体欧拉耦合 – 刚体壳 – 水和空气使用3D多物质欧拉
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27
全耦合 - 运输船爆炸应用
LPG Tanker Explosion
Passenger Ferry
CDC (Certain Dangerous Cargoes) Barge Explosion
Covered region
• 多边形的点可以固定得节点 上
• 多边形耦合必须在2D 欧拉-壳 (Euler–Shell )作用中使用
– 如果没有欧拉-壳(Euler–Shell )作 用自动耦合式更好的选择
• 多边形耦合不能考虑侵蚀
Fixed (anchor) points
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摘 要 ：该文旨在 建 立 一 个 适 用 于 城 市 建 筑 物 周 边 的 基 于 Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 模型与 Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ ｉ ａ ｎ 模型耦合 的 气 体 扩 散 数 值 模 型 ， ｇ ｇ 同 时具有 Ｌ 提高 ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 模型与 Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ ｉ ａ ｎ 模型各自的优点 ， ｇ ｇ 预测精度 。 该文利用 耦 合 模 型 对 单 个 建 筑 物 周 边 的 气 体 扩 散过程进行数值模 拟 ， 并 将 平 均 风 速、 湍流动能和平均浓度 几个参量的结果与风洞实验数据进行对比分析 。 结 果 表 明 ， 耦合模型对于建筑物 周 边 靠 近 扩 散 源 和 远 离 扩 散 源 的 区 域 利用 Ｃ 均能给出较高精度的预测结 果 。 最 后 ， Ｏ Ｓ Ｔ ７ ３ ２模型 － 评价 方 法 对 Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 模 型 、Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ ｉ ａ ｎ模型和耦合扩散模 ｇ ｇ 其中耦合模型的评价结果最好 。 型实施了评价 ， 关键 词 ：气 体 扩 散 ；Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 模 型 ；Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ ｉ ａ ｎ 模 型 ；耦 合 ｇ ｇ 模型 ；建筑物周边 中图分类号 ： Ｘ ９ ２ ８． ９ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ０ ０ ５ ４ ２ ０ １ １ １ ２ １ ８ ７ ０ ０ ７ － － － 文献标志码 ：Ａ
Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｈ ｏ ｎ ｇ
１，
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／ ２ ８ ２ １ １ ８ ７ ０ １ ８ ７ ６ －
基于 Ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｉ ａ ｎ 模型与 Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ ｉ ａ ｎ 模型耦合的 ｇ ｇ 建筑物周边气体扩散模拟
２ １ ３ ３ ３ 黄 弘１ ， 胡啸峰 ， 申世飞 ， 原智宏 ， 冈林一木 ， 大场良二
（ １．清华大学 工程物理系 ，公共安全研究中心 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ４，中国 ； ２．清华大学 工程物理系 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ４，中国 ； ３．日本三菱重工业株式会社技术本部 ，长崎 ８ ５ １，日本 ）
１］ ， 极有可能在很短的时间 往具 有 很 大 的 不 确 定 性 ［
内释放出大量的污 染 物 质 ， 对人员和环境安全造成 很大的危害 。 扩散 污 染是 突 发 性大 气 污 染 的 一 种重 要 形 式， 扩散过程是一个污染物质在大气湍流的混合作用下 逐渐分散稀释的复 杂 四 维 时 空 过 程 ， 受到污染物自 身属性 、 环境条 件 等 多 重 因 素 的 影 响 。 扩 散 污 染 物 不仅涉及粉尘 、 烟尘等气 质涉及的种类也非常广泛 ， 、一氧化碳 溶胶态污染物 ， 也包括了二氧化硫 （ Ｓ Ｏ ２）
近年来 ， 随着工业的迅猛发展 ， 污染气体的排放 为人类的居住环境和人民的健康与安全带来了恶劣 尤其是危险化学品泄漏 、 有 的影响 。 大气污染事件 ， 毒气体人为排放等突发性大气污染事件经常发生在 城市建筑物周边 ， 已成为环境管理 、 公共安全及风险 管理等领域共同关注和重点研究的问题 。 突发性大 气污染 ， 在事故发生的时间 、 地点 、 环境和方式上 ， 往
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１］ （ 。对这些污染气体的扩散过 等气态 污 染 物 ［ Ｃ Ｏ）
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自然科学版 ） Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ０ ０ ０ ０ ０ ５ ４ 清华大学学报 （ ２ ０ １ １年 第５ １卷 第１ ２期 － ／ ，２ Ｃ Ｎ １ １ ２ ２ ２ ３ Ｎ Ｊ Ｔ ｓ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ（ Ｓ ｃ ｉ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ） ０ １ １，Ｖ ｏ ｌ ． ５ １， Ｎ ｏ ． １ ２ － ｇ
２，
１，
３，
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