时变来流下城市街谷内空气流动与污染物扩散数值模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51508458
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0803.建筑物理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Air ventilation and pollutant/energy dispersion in urban street canyons could be promoted by reasonable urban planning and building layout design, which will finally improve the atmospheric environment in urban areas. Revealing the influencing mechanism of building layout on air flow and pollutant/energy dispersion characteristics in non-uniform street canyons under time series incoming wind conditions is the necessary theoretical preparation to implement rational urban planning and building layout design. Based on the large eddy simulation and an universal sub-grid eddy viscosity model, a numerical model will be established for the micro-scale environment simulation. Air flow and pollutant dispersion in non-uniform street canyons under time series in coming wind conditions will be investigated, to reveal the influencing mechanisms of building layout design such as building heights, relative position and area occupation ratio on air flow and pollutant dispersion in urban street canyons. The involved techniques such as the implementation methods of time series boundary conditions, constructing the non-uniform urban street canyon model, and the evaluation methods on intermittent air flow and pollutant dispersion in urban street canyons will be investigated. Theoretical basis and technical support for urban planning and building layout design will be provided to improve the air quality in urban street canyons. The current project has theoretical significance and application value for urban atmospheric environment modeling and urban planning and design.
通过合理的城市规划和建筑布局设计,可以促进城市街谷内通风和污染/热物质扩散,改善城市街谷内大气环境。揭示实时变化的来流条件下非均匀街谷内空气流动与污染/热物质扩散规律及建筑布局影响机制,是进行合理的城市规划和建筑布局设计必须的理论准备。本项目以城市街谷微尺度环境为研究对象,结合物理建模和数值模拟方法,构建非均匀街谷模型,研究时变来流边界条件的实施方法,基于大涡模拟通用亚格子模式建立时变来流下非均匀街谷微尺度环境数值模拟系统;研究时变来流下非均匀街谷内空气流动与污染物扩散规律及评价方法,揭示街谷两侧建筑高度、相对位置、高低建筑物占地比例等因素对城市街谷内空气流动及污染物扩散的影响机制,为通过合理的城市规划和建筑布局设计改善城市大气环境提供理论依据和技术支持。本项目研究成果对城市规划设计和城市大气环境模拟有重要理论意义和应用价值。

结项摘要

本项目以城市街谷微环境为研究对象,结合物理建模和数值模拟方法,构建非均匀街谷模型,研究时变来流边界条件的实施方法,基于湍流的大涡模拟方法建立时变来流及非均匀街谷模型下微尺度大气环境数值模拟方法;研究时变来流条件及街谷非均匀性对街谷内空气流动与污染物扩散的影响规律及评价方法。. 本项目研究得到以下主要结论及成果:. (1)基于建筑屋顶观测的高频率风场数据,利用滑移平均、分段平均等方法分析数据显示,城市边界层实际风场的变化类型有渐变式和台阶式,以渐变式为主;取30s或1min周期进行分段平均所得风速序列折线与滑移平均结果非常接近,对街谷内外空气交换效率的计算结果相差不大;当取3min为平均周期得到风速序列值时,其折线只能大概反映真实来流的变化情况,对街谷内外空气交换效率的计算结果与1min为平均周期时相比,减小20%-30%;综合考虑,以3分钟左右为周期进行分段平均较为合理,而变化过程可采用渐变式。. (2)形成了一套对邻近建筑具体刻画、对远邻区域以多孔介质模型描述的非均匀街谷模型构建方法;建筑非均匀布局与变化的来流条件都能引起街谷内外空气的宏观对流,大大促进街谷内污染物向外扩散。. (3)对街谷内空气流动及污染物扩散效率的评价可以通过行人高度平均污染物浓度与分布、建筑顶部截面空气交换律及污染物交换律等统计结果为参考。. 本项目研究成果有望在城市微环境模拟中得到推广应用,为更好的进行科学合理的城市规划设计提供参考。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
时变来流条件下大气边界层流动大涡模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李为君;张云伟;顾兆林;段翠娥;张力元;LU Weizhen Jane
  • 通讯作者:
    LU Weizhen Jane
城市局部气候分区及其参数化条件下风环境模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    地球环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张云伟;顾兆林;周典
  • 通讯作者:
    周典
A new urban canopy parameterization scheme for wind environment simulations
一种用于风环境模拟的新型城市冠层参数化方案
  • DOI:
    10.1177/1420326x17741338
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Indoor and Built Environment
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Duan Cuie;Lu Weizhen;Zhang Yunwei;Gu Zhaolin
  • 通讯作者:
    Gu Zhaolin
Large Eddy Simulation of Vehicle Induced Turbulence in an Urban Street Canyon with a New Dynamically Vehicle-Tracking Scheme
使用新的动态车辆跟踪方案对城市街道峡谷中车辆引起的湍流进行大涡模拟
  • DOI:
    10.4209/aaqr.2016.05.0204
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    AEROSOL AND AIR QUALITY RESEARCH
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Yunwei;Gu Zhaolin;Yu Chuck Wah
  • 通讯作者:
    Yu Chuck Wah
城市街谷内PM2.5浓度时空变化及影响因素分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张云伟;王晴茹;陈嘉;刘随心;胡塔峰;顾兆林
  • 通讯作者:
    顾兆林

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  • DOI:
    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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时变来流条件下大气边界层流动大涡模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李为君;张云伟;顾兆林;段翠娥;张力元;Lu Weizhen Jane
  • 通讯作者:
    Lu Weizhen Jane
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    --
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  • 作者:
    方田红;曾刚;张云伟
  • 通讯作者:
    张云伟
时变来流条件下大气边界层流动大涡模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张云伟;顾兆林;段翠娥;张力元
  • 通讯作者:
    张力元
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨瑞;张云伟;苟爽;支艳利
  • 通讯作者:
    支艳利

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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