مدلسازی لایه مرزی اتمسفری آشفته و پراکندگی ذرات آلاینده ریز مقیاس جامد در یک محدودة شهری به کمک الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه قم

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم

10.22060/mej.2020.17685.6656

چکیده

یکی از عوامل مهم در میزان کیفیت هوای کلان شهرها وزش باد در آن محیط است به طوری که اگر برای مدت طولانی در یک کلانشهر وزش باد با قدرت موثر وجود نداشته باشد، پدیدۀ سکون هوا رخ می‌دهد و در نتیجۀ آن تمرکز و افزایش غلظت آلاینده‌ها منجر به ایجاد شرایط بحرانی می‌گردد. با وزش باد نیز این آلاینده‌ها از در تمامی محیط پراکنده می‌شوند. نحوۀ پراکندگی این ذرات به عواملی مانند سرعت باد، هندسه‌ محیط و مشخصات فیزیکی آلاینده‎ها بستگی دارد و پیشبینی نحوه‌ پراکندگی و نشست آن‌ها در یک محیط شهری کوچک نیازمند مدل سازی دقیق و با قابلیت تفکیک پذیری بالا می‌باشد. در بخش اول این پژوهش یک مدل ساده شامل یک ساختمان، مدل سازی و نتایج این مدل سازی شامل میدان سرعت جریان باد در اطراف ساختمان با نتایج تجربی تونل باد مقایسه و اعتبار سنجی شده است. با شناخت پارامترهای بهینه در تنظیمات مدل سازی در بخش اول، در ادامه و در بخش دوم یک منطقه از شهر تهران با ساختمان‌های بلند مرتبه و چیدمان شهری نامنظم در نظر گرفته شده و میدان سرعت باد و پراکندگی و نشست ذرات آلاینده در این محیط نمونه‌ واقعی نیز شبیه سازی شده است. نتایج پژوهش شامل تغییرات غلظت آلاینده‌ها در سطوح مختلف در طول زمان ارائه شده است و در رابطه عوامل موثر در میزان غلظت آلاینده‌ها بحث شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling of Atmospheric Turbulent Boundary Layer and Dispersion of Small Scale Solid Pollutants in an Urban Area Using Large Eddy Simulation

نویسندگان [English]

  • Mohammad Kazem Moayyedi 1
  • Vahid Azadi Talab 2
1 Department of Mechanical Engineering, University of Qom
2 Department of Mechanical Engineering, University of Qom
چکیده [English]

One of the important factors about the metropolitan air quality is the wind blowing in that environment so that if no wind with effective power for a long time in the metropolitan, the phenomenon of air stagnation occurs and as a result, the concentration of the pollutants will lead to critical conditions. With the wind, these pollutants are scattered throughout the environment. The distribution of these particles depends on factors such as wind velocity, ambient geometry and physical properties of the contaminants and predicting their dispersal and settlement in a small urban environment requires accurate, high-resolution modeling. In the first part of this research a simple model including a building, simulated and results of this modeling including wind flow and velocity field around the building, are compared and validated with experimental results obtained by wind tunnel tests. By identifying the optimal parameters in the modeling settings in the first part, In the following and in the second part, an area of Tehran city with high-rise buildings and irregular urban layout is considered and the velocity field and the dispersion and deposition of the contaminant particles in this real sample environment are also simulated. The results of the study including the variation of the concentration of pollutants at different surfaces over time presented and the factors affecting the concentration of the pollutants are discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Large Eddy Simulation
  • Air pollution
  • computational fluid dynamics
  • Particulate Material Pollutant
  • Environmental Fluid Dynamics