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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
參考文獻	Cheung, J.C.K. and Melbourne, W.H., (1995) ”Building downwash of plumes and plume interactions,” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 54/55, pp.543-548 Hsieh, C.I., Katul, G., and Chi, T., (2000) “An approximate analytical model for footprint estimation of scalar fluxes in thermally stratified atmospheric flows”, Advances in Water Resources , Vol.23, pp.765–772 Hsieh, C.I., Siqueira M., Katul, G., and Chu C.R., (2003) “Predicting Scalar Source-sink and flux distributions within a forest canopy using a 2-D Lagrangian stochastic dispersion model”, Boundary Layer Meteorology, Vol.109, pp.113–138 Kim, E., and Larson, T., (2001) “Simulation of large particle transport near the surface under stable conditions: comparison with the Hanford tracer experiments ”, Atmospheric Environment , Vol.35, pp. 3509–3519 Leclerc, M.Y., and Thurtell, G.W., (1990) “Footprint prediction of scalar fluxes using a Markovian analysis” Boundary Layer Meteorology, Vol.52, pp. 247–258 Legg, B.J. (1983) “Turbulent dispersion from an elevated line source : Markov chain simulations of concentration and flux profile”, Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol.109, pp. 645–660 Ley, A.J., and Thomson, D.J., (1983) “A random model of dispersion in the diabatic surface layer”, Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol.109, pp. 847–880 Raupach, M.R. (1989) “Applying Lagrangian fluid mechanics to infer scalar source distributions from concentration profiles in plant canopies”, Agricultural and Forest Meteorology, Vol.47, pp. 85–108 Raupach, M.R. (1989) “A practical Lagrangian method for relating scalar concentrations to source distributions in vegetation canopies”, Q. J. R. Meteorol. Soc., Vol.115, pp. 609–632 Roatch, M.W. (2001) “Simulation of urban-scale dispersion using a Lagrangian stochastic dispersion model”, Boundary Layer Meteorology, Vol.99, pp. 379–410 Rodean, H.C. (1996) Stochastic Lagrangian Model of Turbulent Diffusion, American Meterorological Society., Boston Sawford, B.L. and Guest, F.M., (1991) “Lagrangian stochastic simulation of the turbulent motion of heavy paticles”, Boundary Layer Meteorology, Vol.54, pp.147–166 Schmid, H.P. (2002) “Footprint modeling for vegetation atmosphere exchange studies: a review and perspective”, Agricultural and Forest Meteorology, Vol.113 , pp. 159-183 Seinfeld, J.H. (1986) Atmospheric Chemistry and Physics of Air Pollution, Wiley-Interscience publication., Canada Snyder, W.H. (1976) “Determination of a necessary height for a stack close to a building - a wind tunnel study”, Atmospheric Environment, Vol. 10, pp.683-691 Snyder, W.H. (1994) “Some observations of the influence of stratification on diffusion in building wakes”, in Stably Stratified Flows: Flow and Dispersion over Topography, Castro, I.P. and Rockliff, N.L. eds., Clarendon Press, Oxford, England. pp.301-324 Snyder, W.H. (1994) “Downwash of plumes in the vicinity of Buildings: A wind-tunnel study”, Recent Research Advances in the Fluid Mechanics of Turbulent Jets and Plumes, P.A. Davies and M.J. Valente-Neves eds., Kluwer Academic Pub., pp.343-356 Thomson, D.J. (1987) “Criteria for the selection of stochastic models of particle trajectories in turbulent flows”, J. Fluid Mech., Vol.180, pp. 529–556 Thistle, H.W., Murray, D.R., Ratte, M.R., and Carroll, M.R. (1995) “Observed downwash concentrations compared to ISCST predictions in urban core,” Journal of Environmental Engineering, ASCE, Vol. 121, No. 1, pp16-20 Walklate, P.J. (1987) “A random-walk model for dispersion of heavy particles in turbulent air flow”, Boundary Layer Meteorology, Vol.39, pp.175–190 Wilson, J.D. (1981) “Numerical Simulation of particle trajectories in inhomogeneous turbulence, Ⅰ: Systems with constant turbulent velocity scale”, Boundary Layer Meteorology, Vol.21, pp.295–313 Wilson, J.D. (1981) “Numerical Simulation of particle trajectories in inhomogeneous turbulence, Ⅱ: Systems with variable turbulent velocity scale”, Boundary Layer Meteorology, Vol.21, pp.423–441 Wilson, J.D. (1981) “Numerical Simulation of particle trajectories in inhomogeneous turbulence, Ⅲ: Comparison of predictions with experimental data for the atmospheric surface layer”, Boundary Layer Meteorology, Vol.21, pp.443–463 徐振盛、唐大維 ( 1995 ) 空氣污染防制工程, 淑馨出版社 朱佳仁（2001）工程流體力學, 科技圖書股份有限公司 朱佳仁 (2003) 環境流體力學, 科技圖書出版公司印行 江金隆、陳維新 ( 2003 ) 空氣污染與控制, 高立圖書有限公司 陳仁昀 (2003) “植被情況下紊流邊界層的熱擴散現象”, 國立台灣科技大學機械工程研究所碩士論文 王其美 (1998) “以雷射引致螢光法研究建築物尾流中之擴散現象”, 國立中央大學土木工程研究所碩士論文 高昇敬 (2000) “矩形建築物高寬比對其周遭風場影響之研究”, 國立中央大學土木工程研究所碩士論文
指導教授	朱佳仁(Chia-Ren Chu)	審核日期	2005-6-15
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