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| 編輯推薦： |
主要基于数值模拟研究了风热环境对污染物扩散的影响，主要内容包括大气污染扩散基本理论、基于温度层结的建筑物侧边比对孤立建筑物周围流场和污染物扩散的影响、 基于温度层结的建筑物高度对流场和污染物扩散的影响、城市街区局部热效应对交通污染物扩散的影响、基于温度层结的风向对城市污染物扩散的影响、 局部热效应和来流温度层结对二维街区内流场和污染物扩散的影响、 改善城市环境空气质量的对策建议、风热环境数值模拟及空气质量研究的主要成果与未来发展展望。
本书包含了著者近年来的核心研究结果，可作为大气环境、空气污染治理等研究方向的人员，以及CFD研究人员及工程人员的参考书。
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| 內容簡介： |
本书共分为9章，其中前2章主要介绍大气污染物扩散研究的国内外现状以及基本理论知识;第3~7章介绍了利用数值模拟研究风热环境对污染物扩散的影响，从几何建模到网格划分，从边界条件和求解设置到结果分析，通过5个实例系统地探析了风热环境对污染物扩散影响的机理;第8章为在本书研究基础上提出的改善城市空气质量的策略;第9章为总结及展望。本书包含了著者近5年的科研成果，以深入浅出的方式对计算流体力学(CFD)在大气环境领域的应用进行了详细讲解，并辅以相应的实际案例，使读者能够快速、熟练、深入地掌握数值模拟软件的工作流程和计算方法，并能够深入探讨模型机理。
本书的适用读者包括从事大气污染控制的学者、从事流体计算的学者和研究人员、高等院校的教师和学生、相关培训机构的教师和学员、Fluent 仿真爱好者等。
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| 目錄：
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第1章 绪论001
1.1 风热环境与城市空气质量概述001
1.2 国内外相关研究现状及分析003
1.2.1 研究尺度003
1.2.2 研究方法004
1.2.3 风热环境对污染物扩散的影响研究现状及分析005
1.2.4 国内外研究现状总结与分析018
1.3 风热环境数值模拟的意义及重要性019
第2章 流体力学与计算流体力学基础021
2.1 流体力学基础021
2.1.1 基本概念021
2.1.2 流体流动的分类026
2.1.3 边界层和物体阻力027
2.1.4 层流和湍流029
2.1.5 流体流动的控制方程029
2.2 计算流体力学基础031
2.2.1 计算流体力学的发展031
2.2.2 计算流体力学的求解过程032
2.2.3 数值模拟方法和分类033
2.2.4 有限体积法的基本思想035
2.2.5 有限体积法的求解方法038
2.3 计算流体力学应用领域039
2.4 常用的CFD 软件041
第3章 基于温度层结的建筑物侧边比对孤立建筑物周围流场和污染物扩散的影响042
3.1 模型验证043
3.1.1 风洞试验概述043
3.1.2 模型验证设置044
3.1.3 模型验证结果分析048
3.2 模型设置049
3.2.1 模型的建立及主要参数049
3.2.2 模拟设置056
3.3 结果分析057
3.3.1 速度场及流场结构057
3.3.2 温度分布063
3.3.3 浓度分布066
3.3.4 污染物通量070
3.4 小结076
第4章 基于温度层结的建筑物高度对流场和污染物扩散的影响078
4.1 模型验证079
4.1.1 风洞试验概述079
4.1.2 模型验证设置080
4.1.3 模型验证结果分析081
4.2 模型设置084
4.2.1 模型的建立及主要参数084
4.2.2 模拟设置085
4.3 结果分析086
4.3.1 速度场及流场结构086
4.3.2 湍流动能093
4.3.3 浓度场095
4.3.4 污染物通量分析097
4.4 小结102
第5章 城市街区局部热效应对交通污染物扩散的影响104
5.1 模型验证104
5.1.1 风洞试验概述104
5.1.2 模型验证设置105
5.1.3 模拟验证结果107
5.2 模拟设置108
5.2.1 模型的建立及主要参数108
5.2.2 模拟设置111
5.3 结果分析111
5.3.1 速度场及流场结构111
5.3.2 湍流动能116
5.3.3 浓度场118
5.3.4 污染物浓度通量121
5.4 小结123
第6章 基于温度层结的风向对城市污染物扩散的影响124
6.1 模拟设置124
6.1.1 模型的建立及主要参数124
6.1.2 模拟设置125
6.2 结果分析126
6.2.1 速度场和浓度场126
6.2.2 污染物浓度通量129
6.3 小结132
第7章 局部热效应和来流温度层结对二维街道峡谷中流动和污染物扩散的数值模拟研究133
7.1 研究方法134
7.1.1 数值模拟方法134
7.1.2 风洞试验134
7.2 CFD 计算设置135
7.2.1 计算域和网格设置135
7.2.2 边界条件和计算方法136
7.3 结果分析137
7.3.1 流场137
7.3.2 湍流动能139
7.3.3 温度和热通量140
7.3.4 污染物浓度和浓度通量142
7.4 小结146
第8章 改善城市环境空气质量的对策建议148
8.1 完善排污企业选址、排气筒设计等148
8.2 优化街区道路设计149
8.3 优化居住区设计149
第9章 风热环境数值模拟主要成果与未来发展展望151
9.1 主要研究成果与讨论151
9.2 主要创新点152
9.3 未来研究展望153
参考文献155
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| 內容試閱：
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经济飞速发展与城市化进程的快速推进，加剧了空气污染问题，影响人类身心健康和社会公共安全。治理空气污染需要削减污染物的排放量，更重要的是要摸清大气污染物的扩散规律，充分利用大气环境的自净能力，做到既发展生产又保护环境。大气对污染物的扩散稀释能力随着气象条件的不同会发生巨大变化，在不同气象条件下，同一污染源排放所形成的地面污染物浓度可相差几十倍乃至几百倍。显然，空气污染与气象条件密切相关。因此，研究它们之间的关系和规律，对控制污染物、改善空气质量、降低建筑能耗、保障人类和环境安全甚至防控环境风险事故等都具有重要的实际意义。气象条件影响大气污染物的扩散稀释过程进而影响空气质量，其中风热环境尤为关键。然而目前对于污染物扩散规律的研究多集中在中性条件下，对于热效应的影响研究相对匮乏。本书采用数值模拟方法研究了风热环境对污染物扩散的影响，并在此基础上提出改善空气质量的对策建议。
本书将常用的湍流模型与大气边界层理论相结合，对标准k-ε 湍流模型进行改进，经验证后认为其能够模拟热效应。在模型改进的基础上，以不同复杂程度的模型为研究对象，基于温度层结研究了多因素耦合作用对污染物扩散的影响。最后根据上述研究结果，提出完善排污企业选址、排气筒设计，并逐步推行精细模拟;优化街区道路设计，加大街区开口面积，降低临街建筑高度;优化居住区设计，制定相关建筑风环境评价标准和参数选取标准等建议。
非常感谢山西工程科技职业大学的支持，感谢山西省基础研究计划(自由探索类)项目“基于自然通风的建筑室内外风环境及污染物扩散的数值模拟研究”的支持，感谢校级科研基金“风热环境对污染物扩散的影响研究” (项目编号:KJ202419)的支持，感谢校级科研创新团队(团队编号:TD202405)和校级科研创新平台(平台编号:PT202408)的支持，感谢博士期间的导师高利珍教授对著者和本书的支持。
虽然在撰写本书的过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中难免有欠妥之处，希望读者和同仁能够提出宝贵建议和意见。
黄晓慧
2025年1月
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