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城市中机动车数量不断增加,机动车排放的尾气污染物不断增多,机动车尾气成为了城市空气污染物的主要来源,对人体的健康构成了严重的威胁。研究城市中机动车尾气的扩散规律,有助于人们采取措施去改善城市空气质量。在机动车尾气扩散过程中,风和湍流是最重要的影响因素。因此,研究基于时空变化风场的机动车尾气扩散模拟方法,能使模拟结果趋于合理。
为了使机动车尾气扩散模型的模拟结果更好地接近真实情况,我们需要把空间上完整、时间上连续的风场引入到模型的计算过程中去。MM5大气数值模式可对整个研究时间段和整个研究区域内的风场进行模拟,因此论文采用MM5模式来模拟研究区域的风场。
机动车尾气扩散模型采用有限体积法(FVM)对描述污染物的三维对流一扩散方程进行数值求解。论文对有限体积法的时间迭代过程进行研究,在数值求解迭代过程中逐步读取风场数据,实现了MM5风场的引入。
将论文所研究的方法应用于广州市区,论文用MM5模拟了广州市的风场情况,然后将风场引入到机动车尾气扩散模型中并进行数值计算,获得了广州市不同时段的污染物浓度分布情况。试验结果表明,在模拟试验中引入风场后得到的污染物浓度场,能很好地体现风场的输送和扩散作用。
论文基于Visial Basic平台开发了机动车尾气扩散模拟显示软件,对地形数据、路网数据、风场数据和污染物浓度场数据进行了三维渲染显示。