[发明专利]基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法

说明书

本发明公开了一种基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法，该方法采用了多精细度耦合机制，即在城市级三维污染物扩散分析模型中，将建筑物微尺度污染物浓度代表值升尺度为城市级模型的污染源入口边界条件，将WRF中尺度三维气象驱动场降尺度为城市级模型的初始条件和大气边界条件；最终进行城市污染物扩散多精细度融合计算，并根据计算结果进行污染物定量评估。本发明的基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法，既能考虑气象因素的城市级污染物扩散过程，还能够考虑建筑物室内微尺度污染物扩散过程，实现城市级和建筑级的多精细度融合污染物扩散模拟，为化工厂、防疫医院等存在污染物排放的企业的科学选址提供数据支撑。

技术领域

本发明属于绿色建筑风环境评估技术领域，具体涉及一种基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法。

背景技术

近年来，随着城市化和工业化不断发展，大气污染引起的公共环境越来越受到关注。影响公共环境安全的污染物主要包括工业废气以及医疗废气，这些污染物的排放及处理不当不仅会造成环境污染问题，甚至会直接威胁到人民的身心健康。

基于CFD(Computational Fluid Dynamics，即计算流体动力学)的环境分析能够对污染物扩散进行定量分析，为建筑物规划和通风系统的合理布置提供参考，避免污染物长期滞留，最大限度地消除污染物排放对周围环境和周边人群造成的不利影响。然而传统的CFD环境分析存在着大气边界条件和污染物源边界假定不明确、建模难度大、难以考虑真实天气等局限性。

基于中尺度气象预报模式WRF的大气数值模拟方法，能够对城市区域进行模拟分析，给出城市区域的三维气象风场信息。然而中尺度气象预报模式WRF的空间分辨率一般在1km量级以上，未能精细模拟城市近地面和建筑物区域的风场特性。

相比现有的污染物扩散分析方法，本文提出的方法能够同时实现城市级和建筑级的多精细度融合污染物扩散模拟，为化工厂、防疫医院等存在污染物排放的企业的科学选址提供精细化的数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法，既能考虑气象因素的城市级污染物扩散过程，还能够考虑建筑物室内微尺度污染物扩散过程。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于WRF和XFlow耦合的多精细度融合污染物扩散分析方法，包括以下步骤：

S1、建立建筑物污染物扩散情景库；

S2、利用XFLOW软件建立建筑物室内CFD计算模型，进行特定情景下的微尺度污染物扩散分析，得到进入建筑物通风系统的污染物浓度；

S3、根据通风系统的净化能力，确定建筑物最终排出的污染物浓度，并作为建筑物微尺度污染物浓度代表值；

S4、建立城市气象情景库；

S5、利用中尺度气象数值模式WRF建立区域多精细度融合网格嵌套模型，进行中尺度三维气象驱动场模拟计算分析；

S6、基于WRF计算结果，判断主导风向；

S7、导入城市几何模型，并根据主导风向确定计算域的大小和方向，建立城市级三维污染物扩散分析模型；

S8、建立多精细度耦合：在城市级三维污染物扩散分析模型中，将建筑物微尺度污染物浓度代表值升尺度为城市级模型的污染源入口边界条件，将WRF中尺度三维气象驱动场降尺度为城市级模型的初始条件和大气边界条件；

S9、进行城市污染物扩散多精细度融合计算，并根据计算结果进行污染物定量评估。

优选地，步骤S1具体为：根据建筑物的类别和使用功能，收集污染物扩散情景，建立建筑物污染物扩散情景库。