[發明專利]一種模擬重氣在市內街道有風擴散的方法

無效

• 申請號: 201310491053.3
• 申請日: 2013-10-20
• 公開（公告）號: CN103544387A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 趙東洋;赫飛;崔鐵軍;吳迪;吳作啟
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬重氣在市內街道有風擴散的方法，其特征在于，于細胞自動機(AC)-氣團模型對其擴散進行了模擬，將氣體的宏觀擴散等效視為多個氣團，使用細胞自動機生成氣團的運動模型，將氣團的特征表示為Qi(Vi0，xi，yi)，參考高斯模型確定影響半徑D用以區分濃度梯度擴散Sd和自由擴散Sf，確定了風在街區內的強度分布，并構造了邊界接觸條件，假設了模擬的市內環境，使用該模型在風速u=0.75m/s狀態下模擬氨氣擴散，并研究了不同時刻風進入街區對擴散的影響；其包括如下步驟：確定影響半徑D，氣團自動機模型，ΔV的改變量的確定，風場分布的確定，邊界接觸條件，設定模型建立參數，進行模擬；本發明可用于市內街道布局復雜情況下有風作用的氣體擴散分布模擬。

2.根據權利要求1所述的運動模型，其特征在于，利用細胞自動機模擬氣團的擴散，主要的氣團運動驅動力為氣團的濃度梯度，即氣團的運動向著濃度梯度減最快的方向運動；在濃度較高的區域，濃度梯度對擴散的方向和速度影響很大；當濃度下降到一定值后，擴散即為自由擴散。

3.根據權利要求2所述的氣團的擴散，其特征在于，對氣團的擴散過程中的特征，使用Qi(Vi0，xi，yi)表示，其中Qi表示第i個氣團，Vi0表示第i個氣團的運動速度m/s；xi和yi表示相對于擴散中心的氣團的位置，單位m。

4.根據權利要求1所述的確定影響半徑D，其特征在于，為區分濃度梯度作用下的擴散和自由擴散，要首先確定影響半徑D，當兩個氣團的距離大于D時，認為氣團間相互不作用，即兩個氣團之間顯現自由擴散Sf；當兩個氣團的距離小于D時，認為氣團間存在相互作用，即兩個氣團之間顯現濃度梯度擴散Sd；模型如圖18所示公式；D的確定可以根據高斯模型，假設某一濃度下氣體之間不存在相互作用，解算高斯模型中的距離參數確定，即求解橫風向距離y，模型如圖19所示公式。

5.根據權利要求1所述的氣團自動機模型，其特征在于，基于自動機的氣團擴散模型的實質問題是確定每個氣團在其他氣團的影響下的運動方向和速率，模型如圖20所示公式；當氣團處于Sf時，其運動方向和速率基本取決于其上一時刻的運動方向和速率，并附加一定的隨機變化，可以參考高斯模型中側風向擴散系數δy，其表示在無風影響下的氣體擴散特征，模型如圖21所示公式；當氣團處于Sd時，其運動方向和速率取決于其上一時刻的運動方向和速率，與本時刻周圍其他氣團對其作用的疊加，模型如圖22所示公式。

6.根據權利要求1所述的ΔV改變量的確定，其特征在于，確定在影響半徑D內的其他氣團對第i個氣團的影響，主要是判斷ΔV的改變量，即考慮濃度梯度的情況下，ΔV方向的改變和大小的改變；由于假設氣團的每個氣體質量相同且內部均勻，所以主要考慮其他氣團的上一時刻的速度和第i個氣團與其他在D范圍內的氣團的距離d。

7.根據權利要求6所述的ΔV方向的改變，其特征在于，方向的改變通過距離d確定，基于氣團的運動的改變為濃度梯度最大方向，d越近相互影響越強烈的原則，在以氣團O為中心的半徑為D的范圍內，有5個氣團A,B,C,D,O；現確定O在該時刻內速度的改變方向，根據d越相互影響越強烈的原則，取A、B、C、D相應的d的倒數，作為衡量作用大的無量綱標準，在A、B、C、D相應的d的指向O的延長線上按比例作A、B、C、D相應的d的倒數，作為方向的矢量SA、SB、SC、SD，并求矢量和F=SA*SB*SC*SD；綜上可得矢量合成后的速度改變量的方向F=S1*S2*…*Sn，n為以氣團O為中心的半徑為D的范圍內的氣團的個數減1。