复杂建筑物对近场扩散影响的风洞实验的研究.pdfVIP

兰!竺竺竺竺竺!塑 竺!!!!苎 复杂建筑物对近场扩散影响的风洞实验研究 姚仁太1 乔清党‘ 俞学曾2 都宏伟， (1中国辐射防护研究院，太原030006{2中国环境科学研究院，北京100012、 摘要：本文介绍了在风洞中对—特定建筑物布局开展的摸拟试验，通过采用多种探测手段． 分析建筑物周围的流动和弥散．污染物浓度受建筑物尾流影响，而建筑物尾流受建筑物的 几何彤状、布局、方向以及研究的边界层流动的性质和尺度密切相关．风洞试验是研究这 类微小尺度的镯流扩教问题一个有力的工具． 关键词建筑物风洞模拟实验扩教 l介绍 由建筑物上方通风管或低矮烟囱排放的污染物进入大气中时，其扩散受近场尾流中这 种复杂的、不稳定的流动控制．造成地面浓度显著不同于没有建筑物存在时的结果。事实 上，这类课题一直倍受人们关注，一方面是一些特殊工程建筑物对污染影响的敏感性，如 核电站厂房通风对放射性核素辐射影响的考虑；另一方面，许多城市建筑物的通风管或低 矮烟囱对周围环境、居住舒适性以及公众健康的影响问题。 要想精确地估算建筑物周围大气弥数还是困难的，特别是对于多个建筑物或成群聚集 的建筑物更是如此。大气边界层风洞模拟试验是严格按照相似准则，在缩小的物理模型上 再现实际物理过程的物理模拟方法，具有现场观渊的真实性和数值计算的可预测性等优点。 因此．风洞模拟实验在研究建筑物近场流动与扩散问题方面起着非常重要的怍悄。本文针 对某一r程项目建筑物(A)上方有若干个通风管排放情形．通过开展风洞模拟实验探讨其周 围新建一较高建筑物(B)对建筑物A周围流动与扩散的影响，着重分析对近场地面浓度分布 的影响。 2实验方法 2．1实验装置与模型 42 竺!!!竺!苎!竺竺竺苎! 型!!!!苎 模拟试验是在中国辐射防护研究院大气边界层风洞中进行的。风洞为随流吹式(抛图1 所示)-试验段长17m，宽1．5m，高1·1．4m。试验段风速范围为o．2．9m／s。通过在试验段入 口处调节速度车每层格扳开孔的大小，改变该层气流的分布，以及在试验段底板辅以适当 的粗糙元调节试验段中的气流分布来模拟中性大气边界屡流动。 卜鼗鐾关黜釜黜搿莉一 图1风洞实验设施 幽2给出了所模拟的建筑物的儿何形状 示意田。其中．建筑物A为现有建筑物，平 均离度为25．5m，庄其楼顶上_二百余个通风 口，排放有害气体：建筑物B为与其相邻的 拟建建筑物。t体建筑高度为39m，局部略 高选42m。建筑物A的东面和南面高度在 15～i8m的居民建筑。根据模拟区范围和风洞 试验段截面尺寸，确定试验模型的几何缩比 山l：200(包括其它建筑物)。建筑物A楼顶通 豳2主要建筑物几何形状与布局 风筒顶都带育锥形帽，因此通风筒捧气没有 动力抬升。勾了较好地模拟其污染物的排放， 同时叉便于实际制徽，将楼顶捧气鼓风机房 做成一个空腔气室．在气室的项部各开若干个小孔(+吐mm)，将若干个示踪气体个空腔气 室，适当地控制排气流量，近似模拟楼顶通风口捧放。 !．2相似准则 人气扩散风洞模j耋【实验的基本原理是利用缩尺模型依据相似准则在风洞中再现实际大 气边界层的流动及扩散现象，即必须保证风洞(模型)和现场(原型)两个流动系统是相似的。 苎!竺!竺!竺竺：竺竺竺兰苎! 型!!!苎 两个流动系统相似必须满足一套确定的相似准则，包括几何相似、边界条件相似，运动相 似、动力相似和热力相似等。主要相似参数有R∞sby数、Rich删son数、Re”old数等。 几何相似则通过缩小的模型·成比例的尺寸相似来实现。模型表面具有一定粗糙度． 当粗糙度大于粘性子层厚度。就产生空气动力学粗糙表面。 RosSby数表征大气流动方向在柯氏力的作用下随高度发生偏转的特性，对于我们所关 心尺度问题，柯氏力的影响可以忽略。盹h础on数综合反映熬力因子和动力因子对湍流 发展的作用．对于中性边界层模拟可以