Wind Flow and Vapor Cloud Dispersion at Industrial and Urban Sites pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Hanna, Steven R./ Britter, R. E.

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2002-4

价格:1351.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780816908639

丛书系列:

图书标签:

风流动
蒸汽云扩散
工业场地
城市环境
大气污染
环境工程
流体力学
数值模拟
风险评估
气象学

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具体描述

A key component of risk reduction is reducing the potential consequences that could result from toxic or flammable releases. The science of vapor cloud dispersion has advanced significantly in recent years, but one of the long-standing challenges has been in accounting for dispersion around buildings, equipment, and similarly sized geologic and man-made features. With current concerns about terrorism in industrial and urban sites, improving consequence modeling within industrial and urban sites is more important than ever This new definitive book advances the science of vapor cloud dispersion by: ·Describing how structures at an urban or industrial site affect dispersion, and how these effects should be treated in consequence models ·Explaining surface roughness length (z0) and displacement length (d) so that they are clarified for readers with minimal meteorological background ·Presenting criteria for when the structures should be considered broadly as roughness elements, or when they should be considered from the viewpoint of their wake effects ·Defining conditions for which different models apply and providing continuous solutions for transitions between flow regimes. ·Providing the appropriate roughness inputs to transport and dispersion models depending on conditions. ·Demonstrating the application of these techniques through worked examples.

好的，这是一本名为《城市与工业场地空气动力学与污染物扩散研究》的图书简介，该书深入探讨了复杂城市和工业环境下的空气流动特性以及污染物（如烟羽、有毒气体、气溶胶等）的传输、扩散与沉降过程。本书旨在为环境工程师、城市规划师、气象学家以及从事安全评估和风险管理的专业人士提供一个全面且系统的理论框架与实用的分析工具。图书名称：《城市与工业场地空气动力学与污染物扩散研究》内容提要：本书聚焦于两大核心议题：复杂地形和建筑群落中的空气动力学以及由此引发的污染物时空分布特征。在城市和工业区域，地表粗糙度、建筑物的尺度效应、热力学梯度以及风场的不稳定性，共同构成了远超开阔地面的复杂气流环境。理解这些环境如何塑造了局部气象条件，是准确预测污染物扩散行为的基础。第一部分：城市与工业环境中的空气动力学基础本部分首先建立必要的空气动力学理论基础，并将其应用于城市和工业尺度。第一章：边界层气象学与湍流理论本章详细阐述了大气边界层（特别是地表层）的结构与演变。涵盖了稳定、中性及不稳定条件下的风速廓线（如幂律、指数律和对数律），并重点介绍了湍流结构。湍流是决定污染物快速混合和稀释的关键机制。内容包括湍流运动学的基本方程、雷诺应力概念、涡粘性系数的参数化方法（如Monin-Obukhov相似理论在复杂地形下的修正应用），以及湍流耗散率在不同地貌下的变化规律。第二章：建筑群落与粗糙度对风场的影响城市区域可以被视为一个由大量规则或不规则建筑构成的粗糙表面。本章深入分析了建筑布局对区域风场的影响，包括： 1. 建筑尺度效应：探讨了高层建筑、街谷（Street Canyon）的形成、平均风速的削弱与再加速现象。重点分析了迎风面、屋顶上和背风侧的涡旋产生与维持机制。 2. 地表粗糙度参数化：介绍了如何根据城市形态指数（如面积平均建筑高度、占地率、体积密度）量化城市粗糙度长度和动量交换系数，以及这些参数在宏观气流模型中的应用。 3. 下洗和射流现象：针对工业烟囱排放，深入分析了高架烟流（Plume Impingement）现象，即烟羽在向下运动过程中与地表或邻近建筑物相互作用，导致地面污染物浓度急剧升高的机制。第二章深入探讨了如何使用CFD（计算流体力学）和风洞实验来模拟和验证这些风场特征。第二部分：复杂场地中的污染物传输与扩散模型基于第一部分建立的风场基础，本部分转向描述和预测污染物在这些复杂环境中的行为。第三章：扩散过程的物理机制与数学描述本章系统回顾了污染物扩散的基本控制方程，即对流-扩散方程。区别于开阔地面的高斯模型，本章重点讨论了在复杂风场下，扩散系数（$K_x, K_y, K_z$）不再是常数，而是空间和时间依赖的变量。详细介绍了湍流扩散参数（如$sigma_y, sigma_z$）在城市环境中的经验拟合公式和限制条件。同时，对平流和湍流混合的相对贡献进行了定量分析。第四章：基于高斯模型的修正与应用高斯模型（Gaussian Plume Model）是工业排放评估的基石。本章展示了如何将高斯模型应用于城市和工业场地，并重点阐述了必要的修正： 1. 城市尺度修正因子：引入了考虑城市热岛效应（UHI）对边界层高度和湍流强度的影响的修正参数。 2. 地形/建筑修正：针对污染物在复杂地形上重新分布的现象，介绍了基于经验或半经验模型的修正方法，用以估算建筑物阴影区和再循环区的浓度。 3. 非稳态排放与短期浓度预测：讨论了瞬时排放或风速突变的场合，如何通过时间序列分析或快速响应模型来预测峰值浓度。第五章：计算流体力学（CFD）在局部尺度建模中的应用对于精确捕捉建筑物间的局部涡流和高浓度热点，CFD模型是不可或缺的工具。本章详细介绍了如何利用RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）方程组，结合合适的湍流模型（如$k-epsilon$或$k-omega$模型），对工业厂区和城市街谷的通风和污染物传输进行高分辨率模拟。内容涵盖： 1. 网格生成与离散化：复杂几何体的边界处理和网格质量对结果精度的影响。 2. 源项设置与边界条件：准确模拟烟囱排放、地面泄漏源的物理边界条件设定。 3. 模型验证与不确定性分析：强调了CFD结果与实测数据（如风洞数据或现场监测）的对比验证，以及模型输入参数不确定性对预测结果的影响。第三部分：特定污染物与场地风险评估本部分将理论和模型应用于实际环境问题，关注特殊污染物的行为及其带来的安全风险。第六章：有毒与易燃气体（HGS）的扩散与应急响应针对化工、石化等工业场地的急性泄漏事件，本章侧重于重于空气的气体（如氯气、氨气）的特殊扩散行为。 1. 重气体动力学：探讨了密度差导致的重气体拖曳、地面流动和“池化”现象（Pooling Effect）。 2. 快速泄露模型：介绍了瞬时源和持续源的快速扩散模型（如SLAB模型在近地表流动的应用）。 3. 风险评估指标：讲解了基于阈值限制值（TLV）和暴露极限（LEL）的定量风险评估方法，以及如何利用扩散模型结果划定紧急疏散区域。第七章：城市空气质量与区域尺度传输本章将视角扩展到城市尺度，讨论区域尺度空气质量模型（如AERMOD或WRF-Chem）在整合了复杂下垫面信息后的应用。重点分析了二次污染物（如臭氧、二次有机气溶胶）的生成与传输，以及城市“热岛效应”如何通过改变边界层结构间接影响区域传输路径和沉降速率。第八章：环境监测与数据同化技术为了提高预测的准确性，本章介绍了先进的监测技术，如激光雷达（LiDAR）对三维风场和烟羽的实时探测，以及光纤传感技术。更重要的是，系统阐述了数据同化（Data Assimilation）技术，即将实时观测数据融入到气象和扩散模型中，以实时校正模型状态，提高短期预报的精度。结论与展望全书最后总结了当前研究的挑战，包括微尺度湍流的精确建模、复杂化学反应与动力的耦合，以及多尺度模型（从微米尺度到城市尺度）的有效衔接。本书的特点：本书结构严谨，理论深度与工程实用性并重。它不仅提供了污染物扩散的经典理论，更紧密结合了现代城市规划和工业安全对高精度模拟的迫切需求。通过详尽的数学推导、清晰的物理图像阐述以及丰富的工程案例分析，本书为读者提供了一套解决复杂环境下空气污染和安全问题的集成性工具箱。本书适合作为高年级本科生、研究生及专业工程师的参考教材或深度学习资料。