包钢工业园区气体污染物扩散的数值模拟

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大气污染物问题的日益加剧引发了全球从政府到公民的热切关注,采取科学的预警防范治理措施,是人类构建和谐社会,达成国家可持续发展的必经之路。因而研究污染物在大气中的传输迁移规律就显得很有意义和必要,这对制定应急预案,了解工业城市气体污染物传输扩散过程提供科学依据。  本文首先对简单点源及建筑物进行数值模拟,验证了所选取模型参数的合理正确性,为后面进行复杂面源及建筑群的模拟提供了基础。得到了风场变化规律,进一步研究了影响污染物扩散的因素。建筑物的存在影响了风场的分布,风场的改变又影响了污染物的扩散和稀释,边界速度越大越能够加速污染物的扩散。  其次以包钢工业园区SO2污染气体面源排放为研究对象,采用CFD数值模拟软件对包头市昆区典型建筑群周边大气环境进行模拟研究,得到不同排放源浓度在不同风速下污染物扩散传输规律:  风速是影响大气污染物浓度分布的最主要因素。无风条件下以污染源为中心对称扩散,15 m高空污染物浓度超标范围2 km;风速较低时,不利于污染物的稀释,0.5 m/s风速下15 m高空污染物浓度超标范围向下风向延伸到12 km;风速越大,大气的稀释能力越强,1.5 m/s风速下15 m高空污染物浓度超标范围向下风向延伸到8 km;2.5 m/s风速下15 m高空污染物浓度超标范围向下风向延伸到2.5 km;3.5 m/s风速下15 m高空污染物浓度超标范围向下风向延伸到2km。超标区域的延伸高度随速度的增大而不断降低,超标区域的下风向最大延伸距离则随速度的增大先升高后降低。  不同源强下的污染物扩散规律:分布趋势具有一致性,相同区域内污染物浓度随着源强的增大而增大,横向扩散程度也越大。  最后模拟了在一次突发事故泄漏排放大量污染物SO2过程中,模拟得到在3.5 m/s的风速下,20 min时,污染物开始进入市区范围,40 min覆盖昆区,120 min昆区主要街区均已超标,污染物分布趋于平稳。停止排放18 min,浓度中心向市区转移,停放90 min,昆区基本脱出污染范围,污染物浓度低于超标标准,近地面部分区域仍有部分区域污染物堆叠,但无法形成浓度中心。120 min污染物完全消散。污染区内的最佳疏散时间为事故突发后20 min内,最长停留时间不能超过40 min。
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