本書(shū)共分為9章,其中前2章主要介紹大氣污染物擴(kuò)散研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及基本理論知識(shí);第3~7章介紹了利用數(shù)值模擬研究風(fēng)熱環(huán)境對(duì)污染物擴(kuò)散的影響,從幾何建模到網(wǎng)格劃分,從邊界條件和求解設(shè)置到結(jié)果分析,通過(guò)5個(gè)實(shí)例系統(tǒng)地探析了風(fēng)熱環(huán)境對(duì)污染物擴(kuò)散影響的機(jī)理;第8章為在本書(shū)研究基礎(chǔ)上提出的改善城市空氣質(zhì)量的策略;第9章為總結(jié)及展望。本書(shū)包含了著者近5年的科研成果,以深入淺出的方式對(duì)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)在大氣環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)講解,并輔以相應(yīng)的實(shí)際案例,使讀者能夠快速、熟練、深入地掌握數(shù)值模擬軟件的工作流程和計(jì)算方法,并能夠深入探討模型機(jī)理。
本書(shū)的適用讀者包括從事大氣污染控制的學(xué)者、從事流體計(jì)算的學(xué)者和研究人員、高等院校的教師和學(xué)生、相關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的教師和學(xué)員、Fluent 仿真愛(ài)好者等。
第1章 緒論001
1.1 風(fēng)熱環(huán)境與城市空氣質(zhì)量概述001
1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及分析003
1.2.1 研究尺度003
1.2.2 研究方法004
1.2.3 風(fēng)熱環(huán)境對(duì)污染物擴(kuò)散的影響研究現(xiàn)狀及分析005
1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)與分析018
1.3 風(fēng)熱環(huán)境數(shù)值模擬的意義及重要性019
第2章 流體力學(xué)與計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)021
2.1 流體力學(xué)基礎(chǔ)021
2.1.1 基本概念021
2.1.2 流體流動(dòng)的分類(lèi)026
2.1.3 邊界層和物體阻力027
2.1.4 層流和湍流029
2.1.5 流體流動(dòng)的控制方程029
2.2 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)031
2.2.1 計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展031
2.2.2 計(jì)算流體力學(xué)的求解過(guò)程032
2.2.3 數(shù)值模擬方法和分類(lèi)033
2.2.4 有限體積法的基本思想035
2.2.5 有限體積法的求解方法038
2.3 計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域039
2.4 常用的CFD 軟件041
第3章 基于溫度層結(jié)的建筑物側(cè)邊比對(duì)孤立建筑物周?chē)鲌?chǎng)和污染物擴(kuò)散的影響042
3.1 模型驗(yàn)證043
3.1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)概述043
3.1.2 模型驗(yàn)證設(shè)置044
3.1.3 模型驗(yàn)證結(jié)果分析048
3.2 模型設(shè)置049
3.2.1 模型的建立及主要參數(shù)049
3.2.2 模擬設(shè)置056
3.3 結(jié)果分析057
3.3.1 速度場(chǎng)及流場(chǎng)結(jié)構(gòu)057
3.3.2 溫度分布063
3.3.3 濃度分布066
3.3.4 污染物通量070
3.4 小結(jié)076
第4章 基于溫度層結(jié)的建筑物高度對(duì)流場(chǎng)和污染物擴(kuò)散的影響078
4.1 模型驗(yàn)證079
4.1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)概述079
4.1.2 模型驗(yàn)證設(shè)置080
4.1.3 模型驗(yàn)證結(jié)果分析081
4.2 模型設(shè)置084
4.2.1 模型的建立及主要參數(shù)084
4.2.2 模擬設(shè)置085
4.3 結(jié)果分析086
4.3.1 速度場(chǎng)及流場(chǎng)結(jié)構(gòu)086
4.3.2 湍流動(dòng)能093
4.3.3 濃度場(chǎng)095
4.3.4 污染物通量分析097
4.4 小結(jié)102
第5章 城市街區(qū)局部熱效應(yīng)對(duì)交通污染物擴(kuò)散的影響104
5.1 模型驗(yàn)證104
5.1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)概述104
5.1.2 模型驗(yàn)證設(shè)置105
5.1.3 模擬驗(yàn)證結(jié)果107
5.2 模擬設(shè)置108
5.2.1 模型的建立及主要參數(shù)108
5.2.2 模擬設(shè)置111
5.3 結(jié)果分析111
5.3.1 速度場(chǎng)及流場(chǎng)結(jié)構(gòu)111
5.3.2 湍流動(dòng)能116
5.3.3 濃度場(chǎng)118
5.3.4 污染物濃度通量121
5.4 小結(jié)123
第6章 基于溫度層結(jié)的風(fēng)向?qū)Τ鞘形廴疚飻U(kuò)散的影響124
6.1 模擬設(shè)置124
6.1.1 模型的建立及主要參數(shù)124
6.1.2 模擬設(shè)置125
6.2 結(jié)果分析126
6.2.1 速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)126
6.2.2 污染物濃度通量129
6.3 小結(jié)132
第7章 局部熱效應(yīng)和來(lái)流溫度層結(jié)對(duì)二維街道峽谷中流動(dòng)和污染物擴(kuò)散的數(shù)值模擬研究133
7.1 研究方法134
7.1.1 數(shù)值模擬方法134
7.1.2 風(fēng)洞試驗(yàn)134
7.2 CFD 計(jì)算設(shè)置135
7.2.1 計(jì)算域和網(wǎng)格設(shè)置135
7.2.2 邊界條件和計(jì)算方法136
7.3 結(jié)果分析137
7.3.1 流場(chǎng)137
7.3.2 湍流動(dòng)能139
7.3.3 溫度和熱通量140
7.3.4 污染物濃度和濃度通量142
7.4 小結(jié)146
第8章 改善城市環(huán)境空氣質(zhì)量的對(duì)策建議148
8.1 完善排污企業(yè)選址、排氣筒設(shè)計(jì)等148
8.2 優(yōu)化街區(qū)道路設(shè)計(jì)149
8.3 優(yōu)化居住區(qū)設(shè)計(jì)149
第9章 風(fēng)熱環(huán)境數(shù)值模擬主要成果與未來(lái)發(fā)展展望151
9.1 主要研究成果與討論151
9.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)152
9.3 未來(lái)研究展望153
參考文獻(xiàn)155