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城市建筑对有毒云团扩散预测的影响探讨

日期:2025年02月07日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:65
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202502031608556264 论文字数:35263 所属栏目:软件工程硕士论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
体积法将流体域划分为离散的体积单元,然后使用积分形式的流体动力学方程来建立离散的代数方程组,最终通过迭代求解的方法来进行计算。在这个过程中,涉及到的计算量与网格离散单元数量N和求解时间步长M等因素密切相关。网格分辨率是影响计算结果精度的重要因素,Franke等人[73]总结并提出了网格划分依据,按照此方法,3.2.2小节中提到的包含18𝑚×24𝑚×30𝑚建筑的计算域的最终划分网格数量为300万,在Intel Xeon Gold 6240 CPU,128G内存服务器上求解600个时间步时需要计算2个小时。在面对更加复杂的几何形状例如建筑群落去构建计算域时,最终划分的网格数量将更多,求解时间也将更长。

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5 总结与展望

5.1 本文总结

毒气泄漏事故的发生,往往造成巨大的人员伤亡和财产损失,研究事故发生后有毒云团的扩散轨迹,分析毒气浓度分布,为灾害救援提供数据支持,能够有效减轻事故带来的伤害。在城市中,建筑是影响毒气扩散的主要因素之一,且现代城市人口分布密集,一旦发生毒气泄漏事故将带来更严重的危害。已经有许多学者针对建筑在有毒云团扩散过程中的影响进行了分析,但现有研究多集中在单一尺度场景下毒气的扩散,较少关注跨尺度场景中毒气的扩散规律。同时,毒气泄漏事故突发性强,为了能够及时获得毒气扩散浓度数据,还需要研究一种有效的方法,使得事故发生时,模型在保证计算精度的情况下其计算效率能够满足紧急救援的时间要求。针对上述存在的问题,本文的主要工作总结如下:

(1)为展开跨尺度场景下建筑对有毒云团扩散的时空分布影响研究,提出了Gaussian-CFD双耦合模型。首先在有毒云团扩散的初始阶段,由于郊区范围较大、地形较平坦,因此采用简单快速的高斯扩散模型进行模拟计算;之后,将通过高斯扩散模型获得的毒气浓度数据进行格式转换,利用反距离加权插值方法缩小网格尺度,得到剖面浓度数据;最后,在毒气扩散至城市建筑区域,利用剖面数据结合CFD模型来详细计算有毒云团在建筑周围的扩散特性,改变建筑尺寸进行对比试验,探究建筑对有毒云团扩散的时空分布影响。根据实验结果,分析总结了毒气在跨尺度扩散下受城市建筑高度和长度的影响规律:①随着建筑高度增大,建筑背风面下方产生的涡流直径变大,直径大小约为建筑高度的1/2,上方涡流的涡流中心越来越靠近建筑,整体尾流区域增大,范围大小约为建筑高度的2.5倍。②建筑长度扩大一倍后,建筑迎风面的涡流更加显著,约为建筑宽度的1.5倍;随着建筑高度的增加,建筑背风面的涡流中心远离建筑,距离约为建筑高度的3.5倍,回流涡旋区域的扩大导致毒气滞留区域也增大。

参考文献(略)