《2022年高斯烟羽模型 .docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年高斯烟羽模型 .docx(7页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品_精品资料_模型假设:1、 坐标系高斯模型的坐标系如图 2.1 所示,原点为排放点 假设为高架源, 原点为排放点在的面的投影,x 轴正向为风速方向, y 轴在水平面上垂直于 x 轴,正向在x 轴的左侧, z 轴垂直于水平面 xoy,向上为正向.在此坐标系下烟流中心线或烟流中心线在 xoy 面的投影与 x 轴重合.2、模型假设(1) 污染物的浓度在 y、z 轴上的分布是高斯分布正态分布的.(2) 污染源的源强是连续且匀称的,初始时刻云团内部的浓度、温度呈匀称分布.(3) 扩散过程中不考虑云团内部温度的变化, 忽视热传递、 热对流及热辐射.(4) 泄漏气体是抱负气体,遵守抱负气体状态方程.(5
2、) 在水平方向,大气扩散系数呈各向同性.(6) 取 x 轴为平均风速方向,整个扩散过程中风速的大小、方向保持不变, 不随的点、时间变化而变化.(7) 的面对泄漏气体起全反射作用,不发生吸取或吸附作用.(8) 整个过程中,泄漏气体不发生沉降、分解,不发生任何化学反应等.3、模型公式推导由正态分布假设可以导出下风向任意一点Xx,y,z 处泄漏气体浓度的函数为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1X x,y, zA xeay2 ebz2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由概率统计理论可以写出方差的表达式为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_y 2 Xdy20
3、yXdy0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_z 2 Xdz20z2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Xdz0由假设可以写出源强的积分公式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_QuXdydz3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中: y 、 z 为泄漏气体在 y、z 方向分布的标准差, 单位为 m.Xx,y,z 为任一点处泄漏气体的浓度,单位为kg/m 3 . u 为平均风速,单位为 m/s .Q为源强即泄漏速度,单位为 kg/s .将1式代入 2式,积分可得:a122yb1422z将1式和 4式代入 3式,积分可得:可编辑资料 - - -
4、欢迎下载精品_精品资料_A( x)Q2 uyz5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_再将 4式和 5式代入 1式,可得:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X(x,y, z)Q2 uyexpzy2z2222y2z6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_上式为无界空间连续点源扩散的高斯模型公式,然而在实际中, 由于的面的存在,烟羽的扩散是有界的. 依据假设可以把的面看做一镜面,对泄漏气体起全反射作用, 并采纳像源法处理, 原理如图 2.2 所示.可以把任一点 p 处的浓度看做两部分的贡献之和: 一部分是不存在的面时所造成的泄漏物浓度. 一部分是由于的面反射作用增
5、加的泄漏物浓度. 该处的泄漏物浓度即相当于不存在的面时由位于 0,0,H 的实源和位于 0,0,-H 的像源在 P 点处所造成的泄漏物浓度之和.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其中,实源的贡献为:Q1 y21 zH 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X1 x, y, z2 uyexpz22 expy227z可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其中,像源的贡献为:Q1 y 21 zH 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X(2x, y, z)2 uyexpz22 expy228z可编辑资料
6、- - - 欢迎下载精品_精品资料_就该处的实际浓度为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X(x,y, z)X(1x, y, z)X(2x, y, z)9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由以上条件公式可得到高架连续点源扩散的高斯烟羽模型公式为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X( x,y, z, t, H )Q2 uyexpz1 y 222 y可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_exp1 z2H 22zexp1 z2H 22z10可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3其中: Xx,y,z 为下风向 x 米、横向 y 米、的面
7、上方 z 米处的扩散的气体浓度,单位为 kg/m .Q为源强即源释放速率 ,单位为 kg/s .u 为平均风速,单位为 m/s.y 为水平扩散参数,单位为m. z 为垂直扩散参数,单位为 m.t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为泄漏后是时间,单位为s.H 为泄漏源有效高度,单位为 m.y 为横向距离,单位为 m.z 为垂直方向距离,单位为 m.如:式中,令 z=0,即可得到的面气体浓度运算公式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X( x, y,0, H)Qexp1y )2expH11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(22uyz2y2z令 y=z=0
8、,即可得到的面轴线气体浓度运算公式:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_X x,0,0, H QuyzexpH222z12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其中, Xx,y,0 为下风向 x 米、横向 y 米处的的面扩散气体浓度,单位为kg/m 3 .假设令 y=0,就可以得到下风向中心线上的浓度分布.4、泄漏源有效高度烟云抬上升度的运算 :以上式中的泄漏源有效高度是指泄漏气体形成的气云基本上变成水平状的 时候气云中心的离的高度. 实际上,泄漏源有效高度就等于泄漏源几何高度加泄漏烟云抬上升度.影响烟云抬上升度的因素有许多,主要包括:泄漏气体的初始速度和方向、 初始温度
9、、 泄漏口直径、 环境风速及风速岁高度的变化率、环境温度及大气稳固度.有效源高: HH SH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其中,H s 为泄漏源几何架高,H 为烟云抬上升度.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验说明,泄漏源抬上升度可以用下面公式近似运算:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H2.4VSd / V13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其中, VS 是气云释放速度,单位为 m/s. d 是泄漏出口直径,单位为m.V为环境风速,单位为 m/s.13式是 20 世纪 70 岁月末、 80 岁月初, Wilson 依据管道破裂泄
10、漏试验所得的试验公式.试验时气体的喷射方向与风速垂直并且气体喷射路径上无障碍物.试验说明,当气体喷射方向垂直向上时, 猜测值与实际值之比在洗漱 2 以内.运算出泄漏烟云抬上升度以后, 将泄漏源抬上升度与泄漏源实际几何高度相加就得到了泄漏源有效高度.5、扩散系数的选取:扩散系数 x 、 y 、 z 的大小与大气湍流结构、离的高度、的面粗糙度、泄漏连续时间、 抽样时间间隔、 风速以及离开泄漏源的距离等因素有关. 大气的湍流结构和风速在大气稳固度中考虑.大气稳固度由10 米高度以上的风速、白天的太阳辐射或夜间的云量等参数打算.依据 Pasquill的分类方法,随着气象条件稳固性的增加,大气稳固度可以
11、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分为 A、B、C、D、E、F 六类.其中 A、B、C 三类表示气象条件不稳固, E、F 两类表示气象条件稳固, D类表示中性气象条件,也就是说气象条件的稳固性在稳固和不稳固之间. A、B、C 三种类型的稳固度中, A类表示气象条件极其不稳固, B 类表示气象条件中等程度不稳固, C 类表示气象条件弱不稳固. E 和 F 两种类型的稳固度中, E 类表示气象条件弱稳固, F 类表示气象条件中等程度稳固.大气稳固度详细分类方法见下表 1、表 2.表 1 Pasquill大气稳固度的确定白天日照夜间条件的面风速阴天且云天空云量m/s强中等弱层薄,或为
12、3/8低空云量为 4/82AA-BB2 3A-BBCEF3 4BB-CCDE4 6CC-DDDD6CDDDD表 2日照强度的确定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_天空云层的情形日照角 60 日照角 35 日照角 15 且 35 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_天空云量为 4/8 , 或高空有薄云 天空云量为5/8-7/8 ,云层高度为 2134-4877m天空云量为5/8-7/8 ,云层高度2134m强中等弱中等弱弱弱弱弱可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_表 1 和表 2 中的云量是指当的天空层掩盖率.例如,云量为3/8 是指当的3/8 的天空有云层掩盖.日照角是指当的太阳光线与的平线之间的夹度.例如, 阳光垂直照耀的卖弄时的日照角为90.一般来说,随着大气稳固度的增加,扩散系数减小.依据Hanna 和 Drivas的建议,化学危急品事故泄漏扩散系数与大气稳固度类型和下风向的关系如下表3.表 3扩散系数的运算方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载