近年来经济的迅猛发展,带动了我国城市化和汽车化的快速发展,城镇人口增加,机动车保有量也持续增加,机动车尾气污染现已成为城市大气环境污染的主要污染源。街道峡谷是城市规划和建设中的重要组成部分,与城市居民的生活息息相关。机动车在街道峡谷中行驶所带来的机动车尾气的污染问题现已成为环境工程领域的研究热点。基于国内外对街道峡谷内机动车尾气污染的研究现状,本文采用数值模拟与风洞实验相结合的方法,探究了来流风向和街道峡谷高宽比对街道峡谷里面的气流运动和污染物迁移扩散的影响,揭示了街道峡谷内污染物的迁移扩散规律和浓度分布特征。本文在德国卡尔斯鲁厄大学已有风洞实测数据的物理模型的基础上,基于三维不可压缩流动的时均化N-S方程、污染物对流扩散方程和湍流模型建立起三维数值仿真模型,并在商业软件ANSYS FLUENT14.0平台上对所建立的模型进行数值模拟。将数值模拟的结果与已有的风洞实测数据结果进行对比验证,选择了与实测结果拟合效果最好的标准k-ε湍流模型,其中Sct数选择为0.3。采用已验证的湍流模型,模拟计算了7种不同来流风向(风向和街道中轴线夹角?=0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)和3种街谷高宽比(H/W=0.5、H/W=1、H/W=1.5)共21种工况。模拟结果表明:街道峡谷内的气流运动和污染物的迁移扩散与来流风向和街谷高宽比密切相关:(1)首先考虑来流风向对街道峡谷内气流运动和污染物扩散规律的影响,选择高宽比H/W=1的理想街道峡谷进行分析。结果表明:当风向角为0°和15°时,街道峡谷内主要为与街道轴线相平行的气流运动,导致污染物浓度分布基本关于街道轴线对称分布,污染物浓度在街道峡谷出口处较大;当风向角为30°~75°时,街道峡谷内主要为螺旋式的气流运动导致污染物在峡谷背风面上聚集,因此污染物浓度明显高于迎风面上的污染物浓度,且在街道峡谷的下风向位置污染物浓度逐渐增大;当风向角为90°时,由于街道两端角涡运动的影响,峡谷两端污染物浓度较低,峡谷内污染物浓度分布关于街道中心对称分布;街道峡谷内的空气通量(湍流脉动通量与时均通量之和)随着风向角的增大而先增大后减小,说明存在一定的风向角有利于街道峡谷内的空气流通。(2)其次考虑街谷高宽比对峡谷内气流运动和污染物迁移扩散规律的影响,选择了H/W=0.5、H/W=1和H/W=1.5进行对比分析,结果表明:当风向角为0°和15°时,随着建筑物高度的增加,峡谷内与街道轴线相平行的气流运动速度变大,污染物在街道峡谷内的浓度分布范围减小,污染物浓度在街道峡谷出口处达到最大;当风向角为30°~75°时,随着建筑物高度的增加,街道纵截面上的顺时针旋涡的中心位置不断上移,街道峡谷人行呼吸高度上污染物浓度场的分布主要受与街道轴线相平行的气流运动影响,因此高宽比H/W=1.5的街道峡谷背风面上的污染物浓度明显低于H/W=0.5背风面上污染物浓度。随着风向角的增大,背风面上的污染物浓度也会随之增大;当风向角为90°时,不同街谷高宽比下街道峡谷内的污染物浓度分布均关于街道中心对称分布,随着建筑物高度的增加,污染物在街道峡谷内的分布范围变大;街道峡谷内的空气通量随着建筑物高度的增加而减小,说明街谷高宽比的增大不利于街道峡谷内的空气流通。本论文采用激光片光瞬时浓度场测量系统对高宽比H/W=0.5和1,风向角为0°、30°、60°和90°这八个典型的工况进行风洞实验定性验证。将实测的污染物浓度分布图与数值模拟结果进行对比,两者定性一致,达到相互印证的效果。本论文的研究成果对城市的街道规划和街道峡谷内空气质量预测具有一定的参考作用。