[發明專利]一種模擬固體顆粒物在城市環境中運動的計算方法

在審

• 申請號: 201810938285.1
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109063361A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 邱舒婷
• 申請（專利權）人: 溫州建正節能科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種模擬固體顆粒物在城市環境中運動的模擬方法，第一步，在計算機軟件中根據需求進行相應的道路環境、周邊建筑等城市幾何特征建模，第二步，以第一步中的城市幾何特征模型為基準，確定需要模擬的模擬區域，第三步，將第二步模擬好的區域離散化，以網格劃分的方式獲得以網格為單位的模擬區域，第四步，設立模擬區域內的邊界條件，并確定邊界類型及相應條件，第五步，設立模擬區域內的風場初始條件，第六步，加入拉格朗日多相流定理，并加入顆粒物的物理性質及流動參數，第七步，在計算機軟件中輸入數據并模擬，再選擇適用的控制方程和湍流模型，生成對應的離散方程，進行計算并迭代收斂。

技術領域

本發明涉及建筑環境領域，尤其是一種利用計算機模擬真實環境下固體顆粒的運動方法。

背景技術

隨著城市空氣質量日益受到關注，城市風環境和交通道路揚塵對城市空氣質量的影響也逐漸進入人們的視野。應用商用CFD軟件對城市中各種城市物理環境進行仿真模擬越來越廣泛。

空氣中顆粒物由于大小不同，沉降也速度不同。較小的顆粒物如PM2.5，其轉移和擴散的程度更多的受氣象條件影響。而道路揚塵等則較易沉降，影響范圍主要在沿路的城市局部街區，其沉降受建筑布局、街谷風、綠化帶等影響較大，受氣象條件影響較小。

目前的城市規劃設計已經考慮到工業污染在地區盛行風下的擴散問題，也注意到了城市風道對城市熱島和空氣污染的作用，并開始使用大尺度計算機物理模擬和氣象預測等方法來得到更好的設計。而對于具體到由街谷風、綠化帶、道路揚塵等較小尺度的城市街道組成，仍未出現較為直觀具體的模擬方法來體現空氣中的顆粒物在這類城市小微環境中的擴散和沉降。

發明內容

本發明為了解決上述技術的不足，提供了一種利用計算機模擬真實環境下固體顆粒的運動方法。

本發明方法包括如下步驟：第一步，在計算機軟件中根據需求進行相應的道路環境、周邊建筑等城市幾何特征建模，第二步，以第一步中的幾何特征模型為基準，確定需要模擬的模擬區域，第三步，將第二步模擬好的區域離散化，以網格劃分的方式獲得以網格為單位的模擬區域，第四步，設立模擬區域內的邊界條件，并確定邊界類型及相應條件，第五步，設立模擬區域內的風場初始條件，第六步，加入拉格朗日多相流定理，并加入顆粒物的物理性質及流動參數，第七步，在計算機軟件中輸入數據并模擬，再選擇適用的控制方程和湍流模型，生成對應的離散方程，進行計算并迭代收斂。

采用了上述結構后，拉格朗日多相流計算模型是一種較為成熟的計算模型，目前已有使用拉格朗日計算模型對城市街谷內、小區微環境、隧道洞口等大氣污染物擴散進行研究的應用。其中一些涉及了汽車行駛街道、城市路面的大氣流動和污染物擴散研究，另一些則利用拉格朗日模擬方法研究了多相流模型。但還未出現使用拉格朗日多相流計算模型針對道路揚塵進行模擬和研究的應用。所以，在利用商用CFD軟件模擬建筑風環境的基礎上，增加拉格朗日多相流的流體域物理模型和所需模擬的顆粒物物理性質及參數，可以獲得較為直觀的道路揚塵等固體顆粒物在建筑風環境中的運動，可以有效的模擬相應的固體顆粒物在城市環境中的運動方式。

作為本發明的進一步改進，所述第四步中設立模擬區域內的邊界條件包括設定進出口風速，風壓，璧面粗糙度。

采用了上述結構后，設定出口風速，風壓以及璧面粗糙度等參數的數值可以有效的確定邊界類型，建立相應的邊界模型以用于模擬真實城市環境下的顆粒物運動。

作為本發明的進一步改進，所述第五步中設立模擬區域內的風場初始條件包括設定流體特征，湍流特征，湍流強度。

采用了上述結構后，可以模擬各個環境下的風場，建立相應的風場模型以用于模擬真實城市環境下的顆粒物運動。

作為本發明的進一步改進，所述計算軟件為可計算流體動力學的軟件。