大气污染控制工程04大气污染浓度估算模式ppt课件.ppt

《大气污染控制工程04大气污染浓度估算模式ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章大气污染物扩散模式湍流扩散的基本理论高斯扩散模式污染物浓度的估算方法特殊气象条件下的扩散模式城市及山区的扩散模式烟囱高度设计厂址选择第一节湍流扩散的基本理论扩散的要素湍流扩散理论风速越大湍流越强污染物扩散速度越快，污染物浓度越低湍流：湍流扩散比分子扩散快105～106倍风：因主风方向上平均风速远大于脉动风速，所以风的平流输送对污染物扩散起主要作用一、扩散的要素风、湍流——决定污染物在大气中的稀释扩散情况风向：影响污染物的水平迁移扩散方向污染系数P：风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度；P=风向频率/该风向平均风速风速大小：决定了大气扩散稀释作用的强弱污染物在大气

2、中的浓度与平均风速成反比，风速增大1倍，下风向污染物浓度将减少一半风速随高度的分布：对数律；指数律1、风对大气污染物扩散的影响湍流——大气的无规则运动风速的脉动风向的摆动湍流按形成原因分：热力：温度垂直分布不均（不稳定）机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低2、湍流对大气污染物扩散的影响1、梯度输送理论是类比菲克提出的分子扩散理论建立的假定由大气湍流引起的某物质扩散，类似于分子扩散，并可用同样的分子扩散方程描述，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比为了求得各种条件下某污染物的时、空分布，必须对分子扩散方程在进行扩散的大气湍流场的边

3、界条件下求解二、湍流扩散理论泰勒应用统计学方法研究湍流扩散问题，其湍流统计理论是在以下假定条件下建立：流体中的微粒与连续流体一样，呈连续运动；微粒在进行传输和扩散时，不发生化学和生物学反应；微粒的大小和质量忽略不计；将微粒运动看作是相对于一定空间发生的。2、湍流统计理论泰勒公式萨顿实用模式高斯模式泰勒公式下图是从污染源放出的粒子，在风沿着x方向吹的湍流大气中扩散的情况。假定大气湍流场是均匀、稳定的，从原点放出的一个粒子的位置用y表示，则y随时间而变化，但其均值为零。如果从原点放出很多粒子，则在x轴上粒子的浓度最高，浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布3、湍流相似理论最早由

4、英国科学家里查森和泰勒提出，后来通过许多科学家的努力，特别是俄国科学家的贡献，使湍流相似扩散理论得到很大发展该理论基本观点是：湍流由许多大小不同的湍涡构成，大湍涡失去稳定分裂成小湍涡，同时发生了能量转移，这一过程一直进行到最小的湍涡转化为热能为止。从这一基本观点出发，利用量纲分析的理论，建立起某种统计物理量的普适函数，再找出普适函数的具体表达式，从而解决湍流扩散问题第二节高斯扩散模式高斯模式的有关假定无界空间连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式地面连续点源扩散模式颗粒物扩散模式污染物浓度在y、z轴上分布为正态分布全部空间中风速均匀稳定源强是连续均匀的扩散中污染物的质量是守恒

5、的（不考虑转化）一、高斯模式的有关假定1、坐标系右手坐标系，x为风向，y为横风向，z为垂直向2、四点假设：高斯扩散模式的坐标系由正态分布假定，得出下风向任一点的浓度分布由概率统计理论写出方差表达式由第四点假定可写出源强积分式（单位时间物料守恒）（1）（2）（3）二、无界空间连续点源扩散模式已知量：源强Q、平均风速u、标准差σx和σy未知量：浓度ρ，待定函数A（x），待定系数a，b四个方程联立可求出四个未知量将式（1）代入式（2），求待定系数a，b将式（1）代入式（3），有通过查表可得到所以，有高架连续点源扩散须考虑地面对扩散影响，根据单位时间物料守恒认为地面象镜子一样对污染

6、物进行全反射，可用“像源法”处理如图，把P点污染物浓度看成是两部分作用之和，一部分是实源作用，指不存在地面时P点具有的污染物浓度；一部分是像源作用，指由于地面反射作用增加的污染物浓度。相当于实源(0，0，H)和像源(0，0，-H)在P点产生的污染物浓度之和。三、高架连续点源扩散模式实源像源（1）实源作用：P点在以实源为原点的坐标系中垂直坐标（距烟流中心线的垂直距离）为（z-H）,则实源在P点所造成的污染物浓度为：（2）像源作用：P点在以像源为原点的坐标系中垂直坐标（距像源烟流中心线的垂直距离）为（z+H）,则像源在P点所造成污染物浓度为：实源像源（3）P点实际的污染物浓度：

7、高架连续点源扩散的高斯模式（4）地面浓度模式：求地面污染物浓度，取z=0代入上式，得（5）地面轴线浓度模式：再取y=0代入上式，得地面轴线浓度：（6）地面最大浓度模式：两项共同作用，会在某一距离x处出现浓度最大值如下图所示，标准差σy和σz随距离x的增大而增大，从而导致Q/(πuσyσz)项随x的增大而减小假设σy/σz不随距离x变化，是一个常数C=σy/σz，则σy=C·σz将其代入地面轴线浓度表达式，则有地面最大浓度值求解过程：由高架连续点源模式令有效源高H=0而得到四、地面连续点源扩散模式与无界源扩散模式比较