【摘 要】
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随着现代社会工业化的发展,汽车已经成为人类最基本的代步工具之一,由此产生的环境污染问题也日益严重,环境污染是危害人类健康的重要因素之一。街道峡谷（城市街谷是城市内由街道及其两旁的连续建筑物组成的类似于自然峡谷的都市环境,以下简称街谷。）是人类生活和社交的重要场所,也是机动车尾气排放的主要区域。对街道峡谷机动车尾气污染物扩散途径的优化研究,已成为研究城市街谷空气质量的一个重要课题。本文采用欧拉-拉格
【基金项目】
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国家重点研发计划资助（2018YFC0810600）； 变重力环境下火焰行为与烟气运动特征的演化机理研究,国家自然科学基金委民航联合研究基金（U1933131）2020.01-2022.12； 纵向气流和隧道曲率协同作用下车辆火灾燃烧特征及隧道结构性能劣化研究,合肥工业大学科研基地创新平台一般项目（PA2020GDKC00
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随着现代社会工业化的发展,汽车已经成为人类最基本的代步工具之一,由此产生的环境污染问题也日益严重,环境污染是危害人类健康的重要因素之一。街道峡谷（城市街谷是城市内由街道及其两旁的连续建筑物组成的类似于自然峡谷的都市环境,以下简称街谷。）是人类生活和社交的重要场所,也是机动车尾气排放的主要区域。对街道峡谷机动车尾气污染物扩散途径的优化研究,已成为研究城市街谷空气质量的一个重要课题。本文采用欧拉-拉格朗日法对二维定常和三维动态两种风场下的街谷进行了数值模拟研究,主要讨论了三个内容:（1）气态污染物在二维街道峡谷中的流场结构和扩散情况;（2）颗粒物（PM）在二维街道峡谷中的流场结构和扩散分布轨迹;（3）气态污染物在三维街谷的流场结构和污染物分布规律。并详细分析了动态风场下屋顶倾斜角和来流风速变化的耦合作用对三维街谷流场结构和污染物分布规律的影响特性。数值分析结果如下:（1）数值模拟结果表明,二维街道峡谷中的气态污染物和PM对应的流场具有三个典型的主要结构,分别是主顺时针旋涡、过渡涡旋和双旋涡结构,这些结构在屋顶坡度增加时发生变化。当存在单个涡旋结构时,气态污染物和PM在峡谷内表现为污染物浓度最低。当流场处于过渡涡流结构中时,气态污染物和PM的浓度在行人高度区域达到峰值。与气态污染物不同,PM的浓度并不总是随着海拔的升高而降低,有时在街谷中部高度区域会出现较高的PM浓度。建议使用较小的屋顶倾斜角度来减少街谷内车辆排放的气态污染物和PM。（2）三维模型结构下街道峡谷中的流场结构和污染物分布随屋顶倾斜角β的变化规律与二维模型结构大体相似,流场从单涡旋结构转变成双涡旋结构,污染物从背风侧向迎风侧移动。动态来流风场下,来流风速的变化对街谷内流动模式有着重要影响。无论三角形屋顶角度β如何变化,经过来流风速的升高和降低,街谷内流场和污染物均呈现出先压缩后膨胀的变化规律。当风速增加时流场受到压缩,当风速降低时流场膨胀出街道峡谷。导致街谷内总污染物浓度和行人高度区域浓度随流场和时间的变化呈现出先增高后降低的趋势。根据这些浓度的变化可以得出25°到30°倾斜角度的建筑物其街道峡谷动态变化的风场能力最强,是人们宜居的建筑屋顶角度。
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