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內容簡介

　　《復雜地形條件下重氣擴散數值模擬》共分7章，主要內容包括：重氣擴散的個舊地形風洞實驗和nomcy場地測試數據引用；重氣擴散相關機理，包括傳輸模型、泄漏源噴射模型和重氣液滴雲團參與的重氣擴散模型的建立；流體動力學偏微分方程組算法優化和改進；以存在規則障礙物的Thorney場地測試26和以麯摺山地城市地貌為背景的風洞實驗的測試結果為復雜地形條件的兩種典型情景，使用實驗數據對改進的淺層模型和CFD模型進行驗證；模型對動態、氣態噴射源條件下不同泄漏口麵積重氣擴散汙染模擬的比較和恒定噴射源條件下存在重氣液滴相時的重氣和液滴重氣雲團的擴散行為模擬。
　　《復雜地形條件下重氣擴散數值模擬》對從事重氣擴散研究及管理的人員具有一定的參考價值，同時可供高等院校相關專業的師生閱讀。

內頁插圖

目錄

1 緒論
1．1 背景與意義
1．2 重氣擴散主要過程和影響因素
1．3 重氣擴散模型評價標準
1．4 重氣擴散模型
1．4．1 泄漏源模型
1．4．2 重氣擴散模型
1．4．3 大氣邊界層量化研究
1．4．4 流體動力學模型算法
1．5 工作和創新
1．6 本章小結
2 實驗和數據收集
2．1 個舊地形液化氣泄漏風洞實驗
2．1．1 風洞實驗相似性準則
2．1．2 個舊地理環境概要
2．1．3 環境風廓綫的測定
2．1．4 環境風洞實驗設置
2．1．5 環境風洞實驗結果
2．2 Thorney Island場地實驗簡介及數據引用
2．3 本章小結
3 數學模型的建立
3．1 重氣擴散相關物理分析
3．1．1 泄漏噴射過程分析
3．1．2 噴射源模型與傳輸模型的結閤
3．1．3 重氣液滴與兩相流分析
3．1．4 大氣穩定度與邊界層風速
3．1．5 邊界層大氣湍流和主要湍流模型
3．1．6 Smagorinsky-Lmy湍流模型
3．2 框架模型
3．2．1 改進的重氣淺層模型
3．2．2 三維重氣傳播擴散模型
3．3 輔助模型
3．3．1 泄漏源模型
3．3．2 含重氣液滴的重氣傳播擴散模型
3．4 本章小結
4 數值算法．
4．1 傳統有限差分算法中的問題
4．1．1 綫性化Burgers項差分方法
4．1．2 迎風格式
4．2 半離散格式
4．3 算法的時間積分方案和優化
4．3．1 交錯時間步的時間積分方案
4．3．2 算法疊加原理
4．3．3 速度方程組的耦閤
4．4 壓力修正的最優化方法
4．4．1 最優化壓力修正方法的提齣
4．4．2 最優化壓力修正的算法
4．4．3 計算實例
4．5 本章小結
5 數值模擬和模型檢驗
5．1 Thorney測試26的二維淺層模型模擬與檢驗
5．1．1 數值模擬的設定
5．1．2 模擬結果
5．1．3 模擬與實驗的比較
5．2 個舊地形風洞實驗改進的二維淺層模型模擬與檢驗
5．2．1 數值模擬的設定
5．2．2 模擬結果
5．2．3 模擬與實驗的比較
5．3 個舊地形風洞實驗改進的三維CFD模型模擬與檢驗
5．3．1 數值模擬的設定
5．3．2 模擬結果
5．3．3 模擬與實驗的比較
5．4 本章小結
6 模型預報
6．1 二維淺層模型對不同泄漏口麵積的重氣擴散預報
6．2 二維淺層模型對含重氣液滴的重氣體係的擴散預報
6．3 三維CFD模型對含重氣液滴的重氣體係的擴散預報
6．4 本章小結
7 總結和展望
7．1 結論
7．2 創新和進步
7．3 展望和建議
附錄
附錄A 不同分類標準的相關性
附錄B 二維淺層模型方程的推導
附錄C 兩相重氣體係重氣液滴相和氣相間的傳質模型的推導
附錄D 三維模型地麯麵坐標下梯度、散度和鏇度算子的確定
參考文獻
符號說明

精彩書摘

　　1.4 重氣擴散模型
　　1.4.1 泄漏源模型
　　一般重氣擴散問題所考察的源類型有多種分類。從泄漏口的空間分布的角度上，有點源泄漏、綫源泄漏和麵源泄漏；在時間的連續性上，可分為連續源和非連續源。由於存貯環境的熱力學狀態與環境狀態的差異，以及泄漏物質本身的物理性質的因素，泄漏的過程多伴有泄漏物質的相變發生。隨泄漏物質本身性質的不同，將齣現閃蒸、凝華等現象，甚至由於可能産生的重氣液滴，而形成兩相流。實際上，對於含有重氣液滴並處於氣、液兩相相平衡狀態的流體，因其相對於空氣較高的平均密度及其擴散方式，所以伴有重氣液滴的高密度化工廢氣也被廣義地劃分為重氣。這意味著，對於泄漏源的劃分必須從其對擴散和傳輸影響的角度上，考慮物質的存貯和可能導緻的物相變化，並同時考慮可能發生的化學反應。從泄漏物質的物化性質及熱力學機理的角度上泄漏源可分為5大類：
　　（1）環境壓力及溫度下，相對高沸點物質的液態流體的泄漏，並在環境中緩慢揮蒸形成氣體汙染物；
　　（2）環境壓力及溫度下，相對低沸點物質的氣態泄漏，直接傳輸至大氣；
　　（3）物質以相飽和狀態的泄漏，以液體、氣體或氣一液混閤狀態進入環境大氣；
　　（4）高壓儲存的物質，泄漏時在環境大氣壓力下閃蒸成氣態，進入傳輸擴散過程；
　　（5）泄漏物質與環境水蒸氣反應，形成新物質進入擴散傳輸過程。比如常見的危險化工氣體：C12、S02、NH4等常以高壓液態形式存貯於氣罐中，如泄漏將瞬間氣化，或以氣態或以氣體伴有重氣液滴形式進入環境。再如65％SO，泄漏時其與環境水蒸氣反應，反應物以重氣液滴與氣體共存形式存在，屬於最後一種類型。
　　化工有害氣體多以高壓狀態儲存，目的是人為降低其沸點以迫使其成為液體而減少儲存體積，而且，除瞭壓力，儲存罐中物質的狀態還取決於環境溫度。這類常儲存於高壓環境氣體中，隨存儲壓力的不同儲存器皿內的物質有以下幾種可能的狀態：
　　（1）氣態（super．heated steam）；
　　（2）高壓狀態下的過冷液體（subcooled liquid），即所謂液化氣；
　　（3）處於相飽和狀態的氣一液共存體；
　　（4）較為少見的可壓液體。
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前言/序言

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