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城市隧道污染物扩散模型构建与模拟分析
| 论文题名： | 城市隧道污染物扩散模型构建与模拟分析 |
| 关键词： | 城市隧道;计算流体动力学;通风风速;CO浓度分布 |
| 摘要： | 随着我国城市基础设施的不断完善，城市下穿隧道在城市道路交通系统中占据着越来越重要的地位。然而，由于机动车尾气排放出大量有毒有害物质在隧道内部积累，长期处于这种环境中会对对人体健康产生危害，因此隧道污染物的扩散问题越来越得到人们的重视。 本文以成都市某一下穿隧道为研究对象，运用计算流体动力学理论和隧道空气扩散模式构建城市隧道污染物扩散模型，并运用有限容积法求解隧道内部CO、NO2浓度分布。 论文中模拟了不同通风风速、不同交通量条件下，隧道内部CO、NO2浓度分布规律，把通风风速和隧道交通量对CO、NO2浓度分布的影响作了对比分析，研究表明: (1)通风风速影响隧道内CO、NO2最大浓度值出现的位置，随着通风风速的增大，隧道内出现最大浓度值的位置距离隧道入口越远。当通风风速v=0m/s（静风）时，出现最大浓度值的位置距隧道入口80-90m;当通风风速v=1m/s时，出现最大浓度值的位置在距隧道入口100-110m;当通风风速v=2m/s时，出现最大浓度值的位置位于隧道出口处。 (2)当通风风速v=0m/s（静风）时，隧道内部CO、NO2在各个模拟点位的浓度大于v=1m/s时的浓度，通风速度v=1m/s时，隧道内部CO、NO2在各个模拟点位的浓度大于v=2m/s时的浓度。说明随着通风风速的增大，隧道内CO、NO2的浓度不断减小，增加通风风速有利于控制隧道内部CO、NO2浓度值。 (3)在横向断面上，由受到隧道壁的的影响，隧道壁周围空气流动受到阻滞，导致靠近隧道壁周围的区域（z=4m轴线上）CO、NO2浓度较大。因此在设置隧道通风竖井时，可以将通风孔设置在隧道壁和隧道顶部的位置，有利于加快隧道内部CO、NO2向隧道外部排放，这对于城市隧道通风环保设计具有参考价值。 (4)隧道内部CO气体浓度远远大于NO2气体浓度。模拟结果中显示，隧道内部CO气体浓度最大约为NO2气体浓度的24倍。说明机动车排放尾气中，CO所占比例远远大于其他污染物浓度，在隧道通风设计过程中，CO应当作为主要因子考虑。 (5)在同一运营期内，小时高峰交通量条件下模拟的CO、NO2浓度明显高于小时平均交通量条件下CO、NO2浓度。城市隧道小时高峰量出现在上下班时间段内(即07:30～9:30、17:30～19:30)，这一时间段内，隧道内部CO、NO2明显高于其他时间段，因此对于设置有机械通风装置的隧道，隧道管理者可以根据一天中小时高峰交通量出现的时间段来控制通风设施的运营，这样可以节约能源资源，同时保证隧道内空气质量。 |
| 作者： | 何成 |
| 专业： | 环境工程 |
| 导师： | 张建强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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