空气污染控制软件：CFX二次开发_（10）.污染物传输与扩散模拟.docx

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污染物传输与扩散模拟

引言

在空气污染控制领域，污染物传输与扩散模拟是评估和优化空气质量的关键技术之一。通过模拟污染物在大气中的传输和扩散过程，可以预测污染物的浓度分布、传输路径和沉降情况，为制定有效的污染控制策略提供科学依据。本节将详细介绍如何在CFX软件中进行污染物传输与扩散的模拟，包括基本原理、模型设置、边界条件、初始条件以及后处理方法。

污染物传输的基本原理

污染物在大气中的传输主要受到气流、温度、湿度等因素的影响。这些因素可以通过流体动力学方程和传质方程来描述。CFX软件基于有限体积法（FVM）和Navier-Stokes方程，结合传质方程，能够准确模拟污染物的传输过程。

流体动力学方程

流体动力学方程主要描述气流的运动，包括连续性方程和动量方程。这些方程在CFX中通过求解速度场和压力场来实现。

连续性方程

?

其中，ρ是密度，u是速度向量。

动量方程

?

其中，p是压力，τ是应力张量，f是外力。

传质方程

传质方程描述污染物的传输过程，包括对流、扩散和源项。

?

其中，C是污染物浓度，Γ是扩散系数，S是源项。

模型设置

在CFX中进行污染物传输与扩散模拟时，需要设置合适的物理模型和求解器参数。

物理模型选择

流体模型：选择适合的流体模型，如不可压缩流体模型（IncompressibleFlowModel）或可压缩流体模型（CompressibleFlowModel）。

传质模型：选择传质模型，如混合长度模型（MixtureModel）或多相流模型（MultiphaseFlowModel）。

湍流模型：选择适合的湍流模型，如标准k-ε模型（Standardk-εModel）或RANS模型（Reynolds-AveragedNavier-StokesModel）。

求解器设置

求解方法：选择合适的求解方法，如隐式求解器（ImplicitSolver）或显式求解器（ExplicitSolver）。

收敛标准：设置合适的收敛标准，以确保模拟结果的准确性和稳定性。

时间步长：选择合适的时间步长，对于瞬态问题尤为重要。

边界条件

边界条件是模拟中不可或缺的部分，合理的边界条件可以提高模拟的准确性。

进气边界

进气边界通常设置为速度入口（VelocityInlet）或质量流量入口（MassFlowInlet）。例如，设置一个速度入口：

#设置速度入口边界条件

defset_velocity_inlet(boundary,velocity,temperature,turbulence):

设置速度入口边界条件

:paramboundary:边界名称

:paramvelocity:速度(m/s)

:paramtemperature:温度(K)

:paramturbulence:湍流参数(k,ε)

#速度

boundary.velocity=velocity

#温度

boundary.temperature=temperature

#湍流参数

boundary.turbulence.k=turbulence[0]

boundary.turbulence.epsilon=turbulence[1]

#示例：设置速度入口边界条件

set_velocity_inlet(Inlet,[5,0,0],300,[0.1,0.01])

出气边界

出气边界通常设置为压力出口（PressureOutlet）。例如，设置一个压力出口：

#设置压力出口边界条件

defset_pressure_outlet(boundary,pressure):

设置压力出口边界条件

:paramboundary:边界名称

:parampressure:压力(Pa)

boundary.pressure=pressure

#示例：设置压力出口边界条件

set_pressure_outlet(Outlet,101325)

壁面边界

壁面边界通常设置为无滑移壁面（No-SlipWall）。例如，设置一个无滑移壁面：

#设置无滑移壁面边界条件

defset_no_slip_wall(boundary,temperature):

设置无滑移壁面边界条件

:paramboundary:边界名称

:paramtemperat