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高斯模式下的内河在航船舶尾气排放源强反算研究
| 论文题名： | 高斯模式下的内河在航船舶尾气排放源强反算研究 |
| 关键词： | 内河流域;船舶运输;尾气排放;源强反算;高斯模式 |
| 摘要： | 近年来，船舶运输为全世界经济发展做出重要贡献，但却造成了严重的大气污染。在我国对排放控制区船用燃油硫含量的控制标准日益严格的背景下，各地海事部门亟待提高船舶尾气监督控制执法能力和执法水平，各研究部门也先后开展相关船舶尾气扩散分布研究。因此，了解在航状态下内河船舶尾气在大气中的扩散分布特征，利用船舶尾气监测浓度建立可行有效的船舶尾气源强信息计算方法，为船舶尾气远程遥测平台的建立解决了关键技术，为海事相关主管部门捕捉内河流域排放控制区船舶尾气排放超标船只，查处超标硫船舶柴油使用等奠定模型基础。因此，本文基于高斯模式，探究在航船舶尾气排放源强反算方法，旨在为排放控制区船舶尾气监督控制提供方法指导。 本文利用FLUENT软件仿真了在航船舶尾气排放扩散过程，分析了船舶尾气扩散时空分布特征，分别讨论了高斯模型下船舶尾气正向扩散模性几种具体应用形式，建立船舶尾气源强反算模型，通过模式搜索算法、遗传算法和粒子群算法对反算问题进行求解，并对反算模型中的叠加步长选取进行深入分析。主要研究工作包括： （1）利用FLUENT软件以南京大胜关长江大桥为原型建立模型，通过棋盘式排列的水平和垂直监测点尾气浓度变化，分析在航船舶尾气排放扩散的时空分布规律，了解影响在航船舶尾气扩散的重要影响因素。 （2）分别对高斯烟羽点源模型、高斯烟团模型和高斯线源模型的具体应用形式进行对比分析，并在此基础上，提出了本问题中船舶尾气扩散条件下的优化高斯模型，建立了基于优化理论的船舶尾气源强反算模型。 （3）采用传统和智能的多种优化算法求解反算问题，分析各个反算方法的计算效率和准确性。通过对迭代步长进行调整，利用三种算法求解，以计算反算模型中的最佳步长，提高反算结果的精度。 研究结果表明船舶尾气排放呈现以下风向为轴线向四周呈现正态空间对称分布扩散特征，船舶尾气排放时间、风速和船速是影响船舶尾气扩散的重要因素。同时，优化后的高斯模型最大程度上考虑了船舶尾气扩散特征，具有最好的适用性特征。三种优化算法在反算计算中都表现出较好的可行性，但是，模式搜索算法计算精度和计算效率都较低，而粒子群算法在计算精度和计算效率方面都表现出良好的计算性能，更加适合用于船舶尾气源强反算和船舶尾气定位。最后，当迭代步长取0.1秒时，本问题源强反算可以取得最好的计算精度。研究结果对于在航船舶尾气扩散分布研究和船舶尾气远程监测技术发展等具有重要指导意义。 |
| 作者： | 高庆燕 |
| 专业： | 交通运输工程;交通运输规划与管理 |
| 导师： | 叶智锐;金恩伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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