论文部分内容阅读
近年来,大气污染问题随国民经济与城市化进程的高速发展而日益严峻,雾霾天气频频发生。颗粒物是大气中的主要污染物,高密度人口的社会活动不可避免的会排放细颗粒物(PM2.5),当细颗粒物排放量超出了大气承载能力时,其浓度将会不断积聚,与此同时,如果出现静稳天气等其他影响因素,非常容易形成大范围的雾霾。本文针对雾霾成因中的工程热物理问题开展研究,基于理论分析、数值模拟,探索雾霾颗粒物沉降的影响因素。对雾霾颗粒物的沉降过程进行理论分析,建立了数学模型、物理模型,设定相应边界条件,运用CFD软件对颗粒物沉降过程进行数值模拟,分析环境动量扰动、环境温差所产生的影响,并运用相似理论设计颗粒物沉降模拟实验,对颗粒物沉降的数值模拟结果进行验证。通过分析环境系统熵的构成,建立系统动态熵模型,结合能源消费、能源加工转换效率等研究熵变化对颗粒物沉降的影响。研究表明:在环境扰动动量下,空气受扰动影响动能增加,颗粒物沉降受到影响,动能增加,沉降效率降低;扰动动量越大,对于雾霾颗粒沉降的影响也更大,沉降所需时间更长;而当时间达到一定时,扰动动量对于雾霾颗粒沉降的影响慢慢消失。环境温差越大,颗粒物在沉降过程中的所受到的影响越大,这是由于在温差影响下,空气所产生的浮升力对颗粒物的抬升作用,使得颗粒下降速度减缓,越靠近高温面的颗粒物所受阻力越大。系统内能源消费总量是熵产量最主要的影响因素,能源消费越多,系统内自由能消耗量随之增大,熵产增加,系统内能增幅持续上升,而森林绿化可以增强系统内部净化能力,形成负熵流,故而林地面积越广所形成负熵流能力越强;能源消费趋于稳定时,通过林木的净化作用可以不断形成负熵流,达到降低系统熵值的目的,促进系统有序化,使环境对颗粒物消纳能力增强。