博碩士論文 91322070 詳細資訊




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姓名 梁鳳文(Feng-Wen Liang)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 以歐氏-拉氏法模擬煙流粒子在建築物尾流區中的擴散
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摘要(中) 高斯煙流模式(Gaussian plume model) 雖可用來模擬煙流之濃度場分佈,但此模式只能運用在均勻流中且無法準確估計大氣穩定度的影響,亦無法由高斯煙流模式模擬粒狀物質的擴散或計算下沖現象(Downwash)所造成之濃度。因此研究中結合歐氏-拉氏法(Eulerian-Lagrangian Approach)發展一套數值模式,可用來計算氣狀污染物和粒狀污染物在開闊地區和建築物後方的濃度場。
本研究中先以拉氏法的隨機移動模式(Random Walk Model),模擬不同大氣穩定度下氣狀和粒狀污染物在開闊地區的擴散,並計算不同下游距離及地表處的濃度場分佈。模式模擬建築物所造成的煙流下沖現象,歐氏法先採用大渦流模式(Large Eddy Simulation, LES)計算建築物周圍的平均風速場,依據此風速場再以拉氏法的隨機移動模式模擬氣狀污染物和粒狀污染物的擴散,並計算濃度場分佈。
模擬結果並與前人之現場實驗結果比較以證實模式的可靠性。本研究中並利用該模式探討大氣穩定度、排放高度、粒狀物質粒徑、密度等參數對擴散現象的影響。
摘要(英) Prediction of downwash phenomenon behind buildings has been an important topic in air pollution research. It is well known that Gaussian plume model cannot be used to predict concentration distribution when downwash happen. In this study, an Eulerian-Lagrangian approach was adapted to develop a numerical model to simulate gaseous and particulate pollutants. The velocity field around the building was calculated by a Large Eddy Simulation (LES) model. Based on the velocity field, concentration distribution was determined by a Lagrangian random walk model. The simulation results were compared with the experimental results and showed good agreement. Furthermore, the effect of atmospheric stability, discharge height, particle diameter and density were investigated by the present model.
關鍵字(中) ★ 隨機移動模式
★ 歐氏-拉氏法
★ 下沖現象
關鍵字(英) ★ Eulerian-Lagrangian Approach
★ Random Walk Model
★ building downwash
論文目次 頁次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 X
符號表 XI
第一章 導論
1.1 前言 1
1.2 研究目的 1
1.3 大綱 2
第二章 理論基礎與文獻回顧
2.1 大氣邊界層流 4
2.2 混和層高度 5
2.3 近地層內的風速剖面 6
2.4 大氣近地層紊流強度 8
2.5 隨機移動模式 9
2.6 拉式積分時間尺度 11
2.7 粒狀物質的傳輸 12
2.8 下沖現象 15
2.9 濃度及通量計算 18
2.10 文獻回顧 18
第三章 模式分析與驗證
3.1 模式基本假設 23
3.2 風場中無建築物之流況 24
3.2.1 縱向速度擾動 24
3.2.2 垂向速度擾動 25
3.2.3 拉式積分時間尺度 26
3.2.4 移動時距 26
3.2.5 質點運動軌跡 26
3.2.6 濃度計算 27
3.2.7 模式計算流程圖 28
3.3 比較不同質點數目之差異 28
3.4 模式驗證 28
3.5 水平速度隨機項對濃度之影響 29
3.6 風場中有建築物之流況 31
第四章 結果與討論
4.1 氣狀污染物、污染源附近無建築物的傳輸 43
4.1.1 氣狀質點運動軌跡圖 43
4.1.2 質點最後落點位置圖 45
4.1.3 縱向、垂向質點數目分佈圖 46
4.1.4 垂向濃度剖面圖 46
4.1.5 縱向濃度剖面圖 47
4.2 粒狀污染物、污染源附近無建築物的傳輸 47
4.2.1 粒徑大小之影響 47
4.2.2 粒子密度之影響 49
4.2.3 釋放高度差異之影響 49
4.2.4 大氣穩定度差異之影響 50
4.3 氣狀污染物、污染源附近有建築物的傳輸 50
4.3.1 氣狀質點且污染源附近有建築物之運動軌跡 50
4.3.2 氣狀質點且污染源附近有建築物之縱向濃度分佈 51
4.3.3 氣狀質點且污染源附近有建築物之垂向濃度分佈 51
4.4 粒狀污染物、污染源附近有建築物的傳輸 52
4.4.1 粒狀物質且污染源附近有建築物之運動軌跡 52
4.4.2 粒狀物質且污染源附近有建築物之縱向濃度分佈 53
4.4.3 粒狀物質且污染源附近有建築物之垂向濃度分佈 54
第五章 結論與建議
5.1 結論 109
5.2 建議 110
參考文獻
附錄
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指導教授 朱佳仁(Chia-Ren Chu) 審核日期 2005-6-15
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