高速公路收费站区空气污染特征分析与数值模拟

根据高速公路收费站区实际环境,考察来流风向与风速、车流量、建筑物等因素时机动车排放污染物扩散的影响,建立高速公路收费站区污染物扩散的CFD仿真模型,进行三维流场的数值模拟,运用风向频率加权模型,比较模拟结果与实地采样分析数据,预测探讨高速公路收费站区空气流场和污染物迁移扩散特征.结果表明,数值模拟结果和实测数据符合较好,显示两者具有良好相关性;受收费站布局和大气边界层的影响,在建筑物背风面形成气流漩涡,污染物难以扩散形成局部高浓度污染,在环境温度25℃,风速1.9 m·s-1,小时车流量为465 veh.h-1,NOx的浓度达到0.232 mg·m-3;污染物扩散特征主要受环境建筑、气象条件及车流量的影响,在1.5～2 m高度范围污染物呈现较高的浓度.     

自然风对射流风机临界风速的影响

临界风速是隧道排烟设计的重要参数,而自然风速与风向均对隧道排烟有显著影响。为研究自然风速与风向对射流风机临界风速的影响,根据π定理和相似理论,对影响射流风机临界风速的相关因素进行量纲分析,推导出射流风机临界风速与火源功率、自然风速这2个影响参数的无量纲函数关系式。采用1∶20隧道模型和5种不同火源功率,设计了11种模拟自然风,并对数据结果进行拟合,确定了射流风机临界风速与这2个影响参数的关系。结果表明:在射流风机与火源纵向间距不小于4 m情况下,其临界风速与火源纵向间距无关。自然风对射流风机临界风速有较大影响,且不同自然风时影响也有所不同:当自然风向与射流风机风向同向时,其临界风速与火源功率的1/3次方成正比,这虽与Oka等模型、Wu等模型和Li等模型相似,但实际隧道断面送风是不均匀的且隧道出入口具有自然风,自然风速越大,临界风速越小;当自然风向与射流风机风向反向时,其临界风速与火源功率的1/5次方成正比,且自然风速越大,临界风速越大。根据这些拟合结果确定了无量纲函数关系式中各未知系数的取值,进而得到了自然风速与风向的射流风机临界风速模型,并将模拟结果进行了验证,取得了较好的一致性。     

风荷载作用下悬索桥受力分析与静风稳定性研究

风荷载是桥梁结构设计过程中需要考虑的重要因素之一,特别是对于山区跨峡谷等特殊地形,桥址所在地区风速和风向变化大,在其结构安全性验算环节必须要考虑风荷载对桥梁结构受力的影响。以吉茶高速公路矮寨特大悬索桥为例,对桥址区风速风向进行观测,建立风速概率密度曲线并对观测结果作了分析;利用ANSYS有限元模型,根据桥址处的风速和设计参数计算研究了静风荷载对桥梁主要构件内力的影响,同时对桥梁静风稳定性进行了基于三维非线性优化理论的验算。     

基于公交分担率的交通政策敏感性模型构建

选取3个典型的TDM政策,即限购政策、限行政策和拥挤收费政策作为敏感性分析对象,研究其对公交分担率的敏感性。对3项政策进行量化处理,即用私人小汽车拥有量作为限购政策影响公交分担率的量化因素,用城市公共交通运行速度的改变作为限行政策影响公交分担率的量化因素,用城市居民出行费用的增加作为拥挤收费政策影响公交分担率的量化因素。选用BNL模型作为政策敏感性分析手段,按照BNL模型的构建思路,结合具体数据进行模型构建,并结合具体数据论证了模型的有效性。结合南京数据对模型验证结果表明:该模型可以有效分析交通政策对公交分担率的敏感性。     

基于交通风条件多点进出城市地下道路CO污染物浓度分布特性预测模型

多点进出城市地下道路结构形式复杂且位于城市人员密集区，机动车在行驶过程中排放的污染物(CO、NO_<i>x等)不仅将对隧道内驾驶人员的健康产生影响，同时还会给隧道洞口附近民众的居住环境及健康带来影响。为此，以机动车流排放污染物CO浓度分布规律为重点研究对象，依据质量守恒定律、并联风路理论，并结合上海和长沙4条隧道现场实测以及1∶8缩尺模型试验研究方法，开展了关于多点进出城市地下道路交通风以及机动车流排放污染物扩散特性的研究；基于研究结果，提出了交通风条件下多点进出城市地下道路机动车流排放污染物CO浓度分布特性预测模型构建方法，包括交通风速V_r、对流传质系数h_m和扩散特征系数K等关键参数的确定方法；长沙市营盘路湘江隧道实测结果验证了该模型的有效性，交通风以及污染物浓度预测模型计算值与实测值的误差评估值I_A分别为0.992和0.916。当已知隧道结构特征和交通特征时，利用该计算模型即可预测评估多点进出城市地下道路内沿机动车行驶方向各断面的平均交通风速、机动车流排放污染物CO平均浓度；同时可定量评价各分(合)流匝道对主隧道CO浓度分布特性的影响规律。研究结果可为多点进出城市地下道路科学选址及其通风系统优化设计与节能运行提供参考依据。     

考虑风速风向联合分布和地形效应的山区桥梁设计风速确定

为研究风向对基本风速的折减,以及其与地形效应对山区桥梁设计风速确定的共同影响,以一座山区大跨度桥梁为研究背景,采用风速风向联合分布函数和计算流体力学软件FLUENT对桥址区的风场进行数值计算。首先利用桥位附近气象站的风速资料,在风速观测数据不足的情况下,采用极值Ⅰ型分布获得了风速的月极值分布和年极值分布的关系,并由此计算出不考虑风向影响的百年一遇基本风速。再应用风速风向联合分布函数,计算考虑风向影响时各个风向的百年一遇基本风速,探讨风速风向联合分布对基本风速的折减效应;并应用FLUENT软件对2种情况下的桥位区风场进行数值模拟计算,分别得到不同风向下桥位处的最大风速（即设计风速）。研究结果表明：风速风向联合分布和地形效应会对设计风速的确定产生影响。若不考虑风速风向联合分布的作用,当该地区最大基本风速的风向与地形放大效应最大的方向不一致时,会使设计风速值偏于保守。最后基于研究成果提出了可用于山区桥梁设计风速确定的分析流程,该方法更具合理性和工程实用性,可为山区桥梁设计风速的确定提供依据。     

山区桥梁风场特性分析系统的开发及应用

山区桥梁建设日益增多,而现有的抗风规范对受地形等复杂因素影响的山区风特性并未给出具体的参数取值.该文结合山西省禹门口黄河斜拉桥这一实际工程,编制了基于C++Builder平台的桥梁风场特性分析系统,对桥址处实测风速数据进行了分析计算,得到了桥址处平均风速和风向、风剖面指数、湍流度等风场特性.     

山区峡谷桥梁抗风设计风速的确定方法

首先通过分析四渡河峡谷大桥桥位周边地区标准气象站的基本风速数据,拟合基本风速和海拔的变化关系,用海拔修正确定山区峡谷大桥的基本设计风速;然后通过地形模型风洞试验研究影响山区峡谷风速的主要因素。结果表明：山区峡谷风速主要受峡谷风、越山风和遮挡三大类地形效应影响,相应风向的设计风速大小可用地形系数修正;山区峡谷桥梁的设计基本风速受海拔影响很小,随着海拔增高,基本风速略有增大;山区峡谷桥梁的抗风设计风速等于桥位的基本风速乘以地形修正系数,而平坦地貌的平均风速剖面模型已不再适用。     

克塔铁路风吹雪特征及其危害分区评价

克塔铁路沿线约75 km范围内普遍存在不同程度的风吹雪危害.通过对风吹雪的形成条件进行分析,结合风速、风向、积雪分布和监测数据,介绍沿线风吹雪的特征.经过现场调查、风吹雪监测和无人机航飞影像资料分析等,综合考虑地理位置、地形条件、风速、风向以及积雪厚度等因素,可以将克塔铁路沿线风吹雪按危害程度划分为铁厂沟(DK115～...     

整条公路隧道通风与净化的三维数值模拟

现有的理论分析方法难以分析风速、污染物分布不均对隧道空气净化的影响,难以发现净化通风系统可能出现的问题。为准确地预测带有净化站的整条公路隧道内污染物的分布情况,建立考虑射流风机、车辆运动及净化站等因素的相互耦合作用的数值模型,对不同通风、净化和交通情况下隧道内的空气流动和污染物分布进行预测,并对模型进行验证。利用该模型对一采用旁通型净化站的实际公路隧道内的空气流动和污染物分布进行数值模拟。结果表明： 1）隧道内空气流动不是一维的,在旁通净化站处的主隧道中存在空气回流现象; 2）净化站的存在导致了局部通风量的下降,使净化段的主隧道污染物质量浓度突然升高,达到整条隧道的最大值; 3）在设计此类净化通风系统时,应该校核“与旁通风道平行的局部主隧道段末尾处”的污染物水平不高于相应的限值标准。     

大跨桥梁油罐车燃烧火灾模型计算方法研究

桥梁上油罐车燃烧可分为油罐车火灾和燃油泄漏油池火灾2种,为了建立2种定量分析的火灾模型,基于火灾学原理,采用理论分析与FDS数值模拟相结合的方法,提出了考虑危化品种类、桥面风、油罐车尺寸等因素的油罐车火灾最大热释放速率定量计算方法;建立了燃烧油池最大直径、扩散时间以及直径扩大速度的求解方程,提出了可表征不同泄漏孔径下油池扩散、燃烧动态过程的数学模型,并通过前人的试验结果对模型的正确性进行了验证。通过对依托工程的分析,结果表明:油罐车火灾时,最大热释放速率与桥面风速正相关,但增长幅度逐渐减小,风速从4.96 m·s^-1增至10.84 m·s^-1时,最大热释放速率的变化范围为62.89~113.54 MW,随风速增加至10.84 m·s^-1,燃烧时间逐渐变短,缩短至原来的57%,火焰高度逐渐降低,趋近于9.5 m(含油罐车高度);火焰核心区域随风速增大而增大,且向下风向倾斜。泄漏油池燃烧时,泄漏孔径的变化对热释放速率和油池扩散时间影响较小;泄漏速率比接近于泄漏孔半径的平方比,油池最大直径比、扩大速度比与泄漏孔半径比相当,燃烧时间随泄漏孔半径的增大而减小,减小速度变缓;随着燃烧油池直径增大,火焰高度增加,火焰核心区域增大;当扩散至最大直径时,其火焰的水平影响区域比油罐车燃烧更广,但燃烧时间更短。     

驾驶员因素对道路交通安全影响的模糊一致评价

为定量评价驾驶员因素对道路交通安全的影响,在对驾驶员心理、行为等特征充分分析的基础上,采用模糊一致矩阵方法,建立评价道路交通安全的数学模型,选取易引发交通事故的驾驶员因素为评价指标,定量评价各因素对道路交通安全影响的大小。将该模型应用于河北某道路,结果表明,采用模糊一致矩阵方法能够定量地分析驾驶员因素对道路交通安全的影响。     

隧道中车载供氢系统液氢泄漏扩散过程分析

针对车载供氢系统发生液氢意外泄漏的问题,本文使用Fluent软件对隧道中车载液氢供给系统意外泄漏进行了数值模拟。本文分析了隧道环境下液氢意外泄漏后氢气的扩散过程以及浓度分布情况,研究了不同泄漏口、不同风向和不同风速对于液氢泄漏过程的影响。结果表明,泄漏方向指向车头时,会在车身附近形成低温区域,对车身结构和驾驶人员的安全构成威胁。风向与泄漏方向相同时更有助于氢气的扩散,并且应在风速较大时氢气扩散速度更快,不易形成高浓度区域,所以在泄漏发生后应及时进行机械通风,避免危险发生。     

基于VISSIM的有轨电车交叉口微观仿真模型参数敏感性分析

在梳理微观交通仿真模型及其参数优化研究的基础上,针对参数标定过程中敏感性分析不足、定量分析缺失的情况,提出一种新的参数敏感性分析流程,据此确定参数敏感性系数计算方法.通过VISSIM仿真平台对北京市亦庄T1线有轨电车相关交通仿真实践发现,最大前视距离等5个参数是影响交叉口车辆运行的主要参数;控制方式是影响参数取值的一个重要因素;参数变化影响趋势分析图是定性和定量甄别参数影响的有效方法.本文所提出的参数敏感性分析方法具有流程清晰、方法简单的特点,可为有轨电车条件下微观交通仿真参数标定提供理论及实践借鉴意义.     

基于PNGV改进模型的SOC估计算法

基于磷酸铁锂动力电池改进的PNGV等效电路模型,提出了卡尔曼滤波法结合安时积分法估算电池荷电状态(SOC)的方法。该模型考虑了温度、自放电等因素对模型参数的影响,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,通过对比采用卡尔曼滤波法结合安时积分法和单独采用安时积分法估计得到的电池SOC值,表明PNGV改进模型能真实地反映电池特性,并能在允许的误差范围内准确估计电池的SOC。     

城市道路空气污染概况及道路扩散模型综述

目前,机动车尾气污染已经逐渐取代燃煤污染而成为影响城市空气质量的主要因素。利用道路扩散模型研究机动车尾气扩散规律,可为城市道路大气污染的监测、评价与防治提供科学依据。介绍城市道路污染概况及影响污染物排放的因素,分别以排放因子模型和污染物扩散模型对道路模型进行综述,重点阐述该道路模型的特点及其在我国的应用现状,并展望道路大气污染防治发展方向。     

城市交通相关空气污染健康风险研究综述

交通空气污染问题作为交通问题重要部分,因危及到人体健康而越发受到人们的重视。文章将对近年来关于交通空气污染对人体健康影响的相关研究进行综述,并从不同交通空气污染物导致的相关疾病及其与特定污染物暴露研究方法分析介绍,从而更为系统全面了解地交通相关空气污染物作用于人体相关生物机理,为交通相关空气污染控制与防护提供科学依据。     

模拟环境中混凝土与环境间水分传输边界条件

为了探讨模拟环境中混凝土表面与环境间水分传输边界条件,通过模拟试验分析了混凝土的干燥失水变化规律,研究了水灰比和温度等对混凝土水分扩散表面因子变化的影响;此外,还利用数值模拟探讨了人工模拟环境中风速对混凝土水分扩散表面因子和混凝土内湿度分布状态的影响.结果表明:所提出的人工模拟环境中混凝土水分传输表面因子模型可描述温度和风速对混凝土表面因子的影响规律;混凝土表面孔隙面积率可用以表征水灰比对其表面水分传输的影响,且两者间呈指数函数关系;若人工模拟环境中风速和干燥时间超过某定值(约为3 m·S-1),则可将环境湿度视为混凝土与环境间的界面湿度,可为确定人工模拟试验环境风速参数提供理论依据.     

基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。     

基于BP神经网络的道路交通安全预测模型研究

为了研究影响道路交通安全的因素与事故之间的内在关系,选取对道路交通安全影响相对较大的10个因素作为研究对象,利用 SPSS软件对其进行相关性分析,建立 BP 神经网络模型,对道路交通安全进行预测分析;选取1997-2010年数据作为训练样本,对2011年交通事故中的事故次数、死亡人数、受伤人数及综合死亡率进行预测,经过验证,其预测精度在6%以内,满足应用要求,可为道路交通管理等相关部门制定安全预防措施提供一定依据。