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内容简介

　　《复杂地形条件下重气扩散数值模拟》共分7章，主要内容包括：重气扩散的个旧地形风洞实验和nomcy场地测试数据引用；重气扩散相关机理，包括传输模型、泄漏源喷射模型和重气液滴云团参与的重气扩散模型的建立；流体动力学偏微分方程组算法优化和改进；以存在规则障碍物的Thorney场地测试26和以曲折山地城市地貌为背景的风洞实验的测试结果为复杂地形条件的两种典型情景，使用实验数据对改进的浅层模型和CFD模型进行验证；模型对动态、气态喷射源条件下不同泄漏口面积重气扩散污染模拟的比较和恒定喷射源条件下存在重气液滴相时的重气和液滴重气云团的扩散行为模拟。
　　《复杂地形条件下重气扩散数值模拟》对从事重气扩散研究及管理的人员具有一定的参考价值，同时可供高等院校相关专业的师生阅读。

内页插图

目录

1 绪论
1．1 背景与意义
1．2 重气扩散主要过程和影响因素
1．3 重气扩散模型评价标准
1．4 重气扩散模型
1．4．1 泄漏源模型
1．4．2 重气扩散模型
1．4．3 大气边界层量化研究
1．4．4 流体动力学模型算法
1．5 工作和创新
1．6 本章小结
2 实验和数据收集
2．1 个旧地形液化气泄漏风洞实验
2．1．1 风洞实验相似性准则
2．1．2 个旧地理环境概要
2．1．3 环境风廓线的测定
2．1．4 环境风洞实验设置
2．1．5 环境风洞实验结果
2．2 Thorney Island场地实验简介及数据引用
2．3 本章小结
3 数学模型的建立
3．1 重气扩散相关物理分析
3．1．1 泄漏喷射过程分析
3．1．2 喷射源模型与传输模型的结合
3．1．3 重气液滴与两相流分析
3．1．4 大气稳定度与边界层风速
3．1．5 边界层大气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 改进的重气浅层模型
3．2．2 三维重气传播扩散模型
3．3 辅助模型
3．3．1 泄漏源模型
3．3．2 含重气液滴的重气传播扩散模型
3．4 本章小结
4 数值算法．
4．1 传统有限差分算法中的问题
4．1．1 线性化Burgers项差分方法
4．1．2 迎风格式
4．2 半离散格式
4．3 算法的时间积分方案和优化
4．3．1 交错时间步的时间积分方案
4．3．2 算法叠加原理
4．3．3 速度方程组的耦合
4．4 压力修正的最优化方法
4．4．1 最优化压力修正方法的提出
4．4．2 最优化压力修正的算法
4．4．3 计算实例
4．5 本章小结
5 数值模拟和模型检验
5．1 Thorney测试26的二维浅层模型模拟与检验
5．1．1 数值模拟的设定
5．1．2 模拟结果
5．1．3 模拟与实验的比较
5．2 个旧地形风洞实验改进的二维浅层模型模拟与检验
5．2．1 数值模拟的设定
5．2．2 模拟结果
5．2．3 模拟与实验的比较
5．3 个旧地形风洞实验改进的三维CFD模型模拟与检验
5．3．1 数值模拟的设定
5．3．2 模拟结果
5．3．3 模拟与实验的比较
5．4 本章小结
6 模型预报
6．1 二维浅层模型对不同泄漏口面积的重气扩散预报
6．2 二维浅层模型对含重气液滴的重气体系的扩散预报
6．3 三维CFD模型对含重气液滴的重气体系的扩散预报
6．4 本章小结
7 总结和展望
7．1 结论
7．2 创新和进步
7．3 展望和建议
附录
附录A 不同分类标准的相关性
附录B 二维浅层模型方程的推导
附录C 两相重气体系重气液滴相和气相间的传质模型的推导
附录D 三维模型地曲面坐标下梯度、散度和旋度算子的确定
参考文献
符号说明

精彩书摘

　　1.4 重气扩散模型
　　1.4.1 泄漏源模型
　　一般重气扩散问题所考察的源类型有多种分类。从泄漏口的空间分布的角度上，有点源泄漏、线源泄漏和面源泄漏；在时间的连续性上，可分为连续源和非连续源。由于存贮环境的热力学状态与环境状态的差异，以及泄漏物质本身的物理性质的因素，泄漏的过程多伴有泄漏物质的相变发生。随泄漏物质本身性质的不同，将出现闪蒸、凝华等现象，甚至由于可能产生的重气液滴，而形成两相流。实际上，对于含有重气液滴并处于气、液两相相平衡状态的流体，因其相对于空气较高的平均密度及其扩散方式，所以伴有重气液滴的高密度化工废气也被广义地划分为重气。这意味着，对于泄漏源的划分必须从其对扩散和传输影响的角度上，考虑物质的存贮和可能导致的物相变化，并同时考虑可能发生的化学反应。从泄漏物质的物化性质及热力学机理的角度上泄漏源可分为5大类：
　　（1）环境压力及温度下，相对高沸点物质的液态流体的泄漏，并在环境中缓慢挥蒸形成气体污染物；
　　（2）环境压力及温度下，相对低沸点物质的气态泄漏，直接传输至大气；
　　（3）物质以相饱和状态的泄漏，以液体、气体或气一液混合状态进入环境大气；
　　（4）高压储存的物质，泄漏时在环境大气压力下闪蒸成气态，进入传输扩散过程；
　　（5）泄漏物质与环境水蒸气反应，形成新物质进入扩散传输过程。比如常见的危险化工气体：C12、S02、NH4等常以高压液态形式存贮于气罐中，如泄漏将瞬间气化，或以气态或以气体伴有重气液滴形式进入环境。再如65％SO，泄漏时其与环境水蒸气反应，反应物以重气液滴与气体共存形式存在，属于最后一种类型。
　　化工有害气体多以高压状态储存，目的是人为降低其沸点以迫使其成为液体而减少储存体积，而且，除了压力，储存罐中物质的状态还取决于环境温度。这类常储存于高压环境气体中，随存储压力的不同储存器皿内的物质有以下几种可能的状态：
　　（1）气态（super．heated steam）；
　　（2）高压状态下的过冷液体（subcooled liquid），即所谓液化气；
　　（3）处于相饱和状态的气一液共存体；
　　（4）较为少见的可压液体。
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前言/序言

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