Városi szennyezőanyag-terjedés vizsgálata nagyörvény szimulációval numerikus szélcsatornában
Számos szakirodalmi tanulmány (pl. [1–2]) rámutat a nagyörvény szimuláció (LES) előnyeire a légszennyezők mikroskálás terjedésének vizsgálatában, azonban a módszer nagy számításigénye miatt a legtöbb elemzés egy-egy esetre szorítkozik, nagyszámú eltérő geometriai kialakítás vizsgálatára eddig nem volt hozzáférhető megoldás.
Ebben a dolgozatban bemutatásra kerül egy új, elsősorban gépészmérnöki alkalmazásokra fejlesztett, GPU alapú szoftver segítségével létrehozott virtuális szélcsatorna, mellyel – a transzport folyamatok között fennálló analógia felhasználásával – 1 óra futásidő alatt bekonvergált LES eredményeket kaphatunk. Passzív turbulenciagenerátorok segítségével a numerikus szélcsatorna képes az atmoszférikus határrétegre jellemző időátlagolt sebesség- és turbulenciaintenzitás-profilok létrehozására, valamint – a felhasznált szoftver sajátosságaiból adódóan – az áramkép és a szennyezőanyag-eloszlás a szimuláció futásával egyidejűleg vizualizálható, a geometria pedig azonnal módosítható, melyek nagyban elősegítik az eltérő koncepciók hatékony összehasonlítását.
Dolgozatomban ismertetem a numerikus szélcsatorna pontos felépítését és működési elvét, valamint jellemző városi geometriákon mutatom be az alkalmazását a szennyezőanyag-terjedési vizsgálatok terén. Az eredményeket a szakirodalomban dokumentált szélcsatorna-mérések és CFD modellek [3–5] segítségével validálom, valamint javaslatot teszek a numerikus szélcsatorna alkalmazására a hagyományos kutatási projektek támogatásában.
Irodalom:
1. Tominaga, Y.; Stathopoulos, T. (2013): CFD simulation of near-field pollutant dispersion in the urban environment: A review of current modeling techniques. Atmospheric Environment 79, 716-730.
2. So, E.S.P.; Chan, A.T.Y.; Wong, A.Y.T. (2005): Large eddy simulation of wind flow and pollutant dispersion in a street canyon. Atmospheric Environment 39 (20), 3573-3582.
3. Gromke, C.; Ruck, B. (2007): Influence of trees on the dispersion of pollutants in an urban street canyon – Experimental investigation of the flow and concentration field. Atmospheric Environment 41, 3287-3302.
4. Buccolieri, R.; Gromke, C.; Di Sabatino, S.; Ruck, B. (2009): Aerodynamic effects of trees on pollutant concentration in street canyons. Science of the Total Environment 407, 5247-5256.
5. Gromke, C.; Jamarkattel, N.; Ruck, B. (2016): Influence of roadside hedgerows on air quality in urban street canyons. Atmospheric Environment 139, 75-86.
szerző
-
Papp Bálint
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kristóf Gergely
egyetemi docens, Áramlástan Tanszék
