مدل‌سازی لایه مرزی اتمسفری آشفته و پراکندگی ذرات آلاینده ریزمقیاس جامد در یک محدودة شهری به کمک الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ

یکی از عوامل مهم در میزان کیفیت هوای کلان شهرها وزش باد در آن محیط است. به طوری که اگر برای مدت طولانی پدیدۀ سکون هوا رخ ‌دهد در نتیجۀ آن، افزایش غلظت آلاینده‌ها ایجاد و منجر به شرایط بحرانی می‌شود. نحوۀ پراکندگی این ذرات به عواملی مانند سرعت باد، هندسه‌ محیط و مشخصات فیزیکی آلاینده‎ها بستگی دارد. پیش‌بینی نحوه‌ پراکندگی آنها در یک محیط شهری نیازمند مدل‌سازی دقیق و با قابلیت تفکیک پذیری بالا می‌باشد. در این پژوهش از روش‌ دینامیک سیالات محاسباتی برای مدل‌سازی میدان جریان هوا و پراکندگی ذرات آلاینده استفاده شده‌است. در بخش اول، یک مدل ساده شامل یک ساختمان شبیه‌سازی شده و نتایج حاصل با داده‌های تجربی مقایسه و اعتبارسنجی شده‌است. با شناخت پارامترهای بهینه برای تنظیم مدل، در بخش دوم یک منطقه از شهر تهران با ساختمان‌های بلند مرتبه و چیدمان نامنظم در نظر گرفته شده و میدان سرعت و پراکندگی و نشست ذرات آلاینده در این محیط واقعی نیز شبیه‌سازی شده‌است. با توجه به هندسه سه‌بعدی و پیچیدگی فیزیک جریان آشفته، از الگوی شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده است. نتایج پژوهش شامل تغییرات غلظت آلاینده‌ها در سطوح مختلف در طول زمان ارائه و پیرامون عوامل موثر در میزان غلظت آلاینده‌ها بحث شده‌است.

modeling of turbulent atmospheric boundary layer and dispersion of solid pollutant particles in an urban area using large eddy simulation

in this paper, the air flow field around buildings is simulated to predict the dispersion of the fine solid pollutants. the large eddy simulation approach has been used to model the turbulence flow. in the first part of this research, a simple model including a building has been simulated and the obtained results are compared and validated with the experimental data obtained from a wind tunnel test. by setting the optimal parameters of the numerical model in the first part, in the second part, an area of tehran city with high-rise buildings and irregular urban layout is considered and the velocity field and deposition of the contaminant particles in this model are also simulated. the result obtained in the first part of show good agreement with the experimental data and in both models the effect of some variables like the arrangement of buildings (in urban model) and the wind velocity are investigated. to analyze the value of the pollutant concentration in the urban area at each time, the integral of this variable on some important surfaces has been calculated over time and the effect of urban area layout on the integration is discussed.