本文關(guān)鍵詞：三維樹阻力特性及顆粒物捕及效率研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：樹具有防風(fēng)固沙、保持水土、凈化空氣等重要作用。當(dāng)風(fēng)掠過地面,樹將會(huì)吸收一部分風(fēng)的能量,從而控制風(fēng)蝕對(duì)地面造成的損害,并且在樹的背風(fēng)區(qū)營(yíng)造低風(fēng)速區(qū),為牲畜和農(nóng)作物提供適當(dāng)?shù)奈夂?產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),樹還可以吸附空氣當(dāng)中的顆粒物,扮演地球的“肺”的角色�；跇渚哂腥绱酥匾淖饔�,本文從不同角度、多個(gè)方面對(duì)于樹周圍流場(chǎng)及濃度場(chǎng)進(jìn)行了研究,具體研究工作和結(jié)果如下:(1)本文以二維虛擬樹冠為例,通過用數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)合風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的方法,研究得在二維條件下出樹冠阻力系數(shù)與樹冠內(nèi)葉片數(shù)量、葉片傾角和葉片長(zhǎng)寬比等變量有關(guān),而與風(fēng)速幾乎無關(guān)。并以光學(xué)孔隙率和葉片傾角為自變量的樹冠阻力系數(shù)預(yù)測(cè)模型。(2)為獲得更真實(shí)的樹周圍流場(chǎng)特性,利用VBA語(yǔ)言在VB6平臺(tái)上編譯程序,調(diào)用AutoCAD創(chuàng)建適用于CFD模擬的三維樹模型。其建模思路是利用簡(jiǎn)單幾何體組合起來替代樹的器官,采用特定生長(zhǎng)方式來生成樹的骨架,控制樹葉及樹枝的生長(zhǎng)角度最終形成外形逼真的三維樹模型。并且將樹葉數(shù)量設(shè)置成為可以手動(dòng)輸入的變量,方便改變獲得不同葉面積指數(shù)的模型樹。本文以楓樹為例,構(gòu)造了20棵樹葉數(shù)量不同的楓樹,并通過自行編譯的程序及Photoshop等圖片處理軟件獲取了20棵楓樹的光學(xué)孔隙率、體積孔隙率、葉面積指數(shù)和葉面積密度等參數(shù)值,并就各參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了探討和分析。(3)選擇葉面積指數(shù)分別為0.495、1.499、2.454和3.063的三維樹在不同的風(fēng)速條件下進(jìn)行樹周圍流場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算。通過將數(shù)值模擬計(jì)算速度分布結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證了采用本方法研究樹周圍流場(chǎng)的可靠性。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析探討了樹周圍流域中的速度分布特點(diǎn),即樹冠前端和樹的背風(fēng)區(qū)有兩個(gè)低風(fēng)速區(qū),并且樹對(duì)于其背風(fēng)區(qū)風(fēng)速減弱影響更大(遮蔽效應(yīng))。此外,以葉面積指數(shù)為自變量,建立了三維條件下樹的阻力系數(shù)預(yù)測(cè)模型。(4)通過拉格朗日離散相模型(DPM),選擇葉面積指數(shù)分別為0.495、1.499、2.454和3.063的三維樹在不同的風(fēng)速條件下進(jìn)行樹周圍濃度場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算。根據(jù)文獻(xiàn)公式,將入口風(fēng)速與顆粒物捕及效率相乘獲得顆粒物沉積速度數(shù)值。簡(jiǎn)要分析樹的滯塵效果,并深入探討顆粒物捕及效率與風(fēng)速、顆粒物沉積速度與葉面積指數(shù)、顆粒物沉積速度與顆粒物粒徑之間的關(guān)系。通過與文獻(xiàn)對(duì)比,明確了樹冠顆顆粒物沉積的主要機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：三維樹 光學(xué)孔隙率 葉面積指數(shù) 阻力系數(shù) 數(shù)值模擬 顆粒物沉積速度 捕及效率
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S718.4;P425.6;X513
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 主要符號(hào)表10-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究意義12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新14-15
• 1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.3.2 本文創(chuàng)新15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 CFD數(shù)值模擬方法16-26
• 2.1 流體動(dòng)力學(xué)基本理論16-17
• 2.1.1 流體質(zhì)點(diǎn)與連續(xù)介質(zhì)模型16
• 2.1.2 流體的分類16-17
• 2.1.3 流體流動(dòng)的描述17
• 2.1.4 流體流動(dòng)的分類17
• 2.2 CFD基本控制方程17-18
• 2.2.1 連續(xù)性方程18
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程18
• 2.3 ANSYS CFD求解方法18-19
• 2.3.1 離散化方法18-19
• 2.3.2 有限體積法的求解方法19
• 2.4 湍流模型19-22
• 2.4.1 直接數(shù)值模擬（DNS）19
• 2.4.2 大渦模擬（LES）19
• 2.4.3 雷諾平均法（RANS）19-22
• 2.5 DPM模型22-23
• 2.5.1 DPM模型概述22
• 2.5.2 顆粒的作用力平衡方程22-23
• 2.6 CFD求解過程及主要使用軟件23-25
• 2.6.1 CFD求解過程23
• 2.6.2 建模軟件23-24
• 2.6.3 網(wǎng)格劃分軟件24
• 2.6.4 數(shù)值計(jì)算軟件24
• 2.6.5 數(shù)據(jù)提取及分析軟件24-25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 第三章 二維樹冠阻力特性的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究26-33
• 3.1 二維樹冠數(shù)值模擬模型26-28
• 3.1.1 二維樹冠簡(jiǎn)化模型26-27
• 3.1.2 模擬研究相關(guān)參數(shù)27
• 3.1.3 邊界條件設(shè)置及湍流模型27-28
• 3.2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究28-29
• 3.2.1 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備28
• 3.2.2 植物種類及實(shí)驗(yàn)參數(shù)28-29
• 3.3 二維樹冠阻力研究分析29-31
• 3.3.1 二維樹冠阻力與風(fēng)速的關(guān)系29
• 3.3.2 二維樹冠阻力與葉片傾角的關(guān)系29-30
• 3.3.3 二維樹冠阻力與光學(xué)孔隙率的關(guān)系30-31
• 3.4 二維樹冠阻力模型31-32
• 3.4.1 模擬結(jié)果分析與對(duì)比31-32
• 3.4.2 二維樹冠模型32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第四章 三維樹模型建立與其結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系研究33-42
• 4.1 三維樹建模方法33
• 4.2 三維樹建模細(xì)節(jié)33-35
• 4.2.1 樹的器官簡(jiǎn)化幾何體34
• 4.2.2 樹的骨架構(gòu)建34-35
• 4.2.3 三維樹模型生成方式35
• 4.3 三維樹模型35-36
• 4.4 樹結(jié)構(gòu)參數(shù)36-38
• 4.4.1 光學(xué)孔隙率36-37
• 4.4.2 體積孔隙率37
• 4.4.3 葉面積指數(shù)37-38
• 4.4.4 葉面積密度38
• 4.4.5 分形維數(shù)38
• 4.5 樹結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系38-41
• 4.6 本章小結(jié)41-42
• 第五章 三維樹阻力特性數(shù)值模擬42-51
• 5.1 三維樹模型建立42
• 5.2 三維樹數(shù)值模擬參數(shù)42-45
• 5.2.1 三維樹流場(chǎng)設(shè)置42-43
• 5.2.2 邊界條件及湍流模型43-44
• 5.2.3 三維樹結(jié)構(gòu)參數(shù)及阻力系數(shù)計(jì)算44-45
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析45-46
• 5.3.1 三維樹流場(chǎng)x方向速度分布驗(yàn)證45
• 5.3.2 三維樹流場(chǎng)y方向速度分布驗(yàn)證45-46
• 5.4 三維樹風(fēng)阻模型46-50
• 5.4.1 三維樹遮蔽效應(yīng)46-48
• 5.4.2 三維樹風(fēng)阻系數(shù)模型48-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第六章 三維樹對(duì)顆粒物捕及效率數(shù)值模擬51-60
• 6.1 樹捕及顆粒物機(jī)理51
• 6.2 拉格朗日離散相模型51-52
• 6.3 三維樹模型及邊界條件設(shè)置52-56
• 6.3.1 三維樹模型52
• 6.3.2 流域邊界條件設(shè)置52-53
• 6.3.3 顆粒物沉積速度計(jì)算53-56
• 6.4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析56-59
• 6.4.1 三維樹周圍流域顆粒物濃度分布56-57
• 6.4.2 風(fēng)速與顆粒物捕及效率關(guān)系57
• 6.4.3 葉面積指數(shù)與顆粒物沉積速度關(guān)系57-58
• 6.4.4 顆粒物粒徑與顆粒物沉積速度關(guān)系58-59
• 6.5 本章小結(jié)59-60
• 第七章 全文結(jié)論與工作展望60-63
• 7.1 研究要點(diǎn)60
• 7.2 主要結(jié)論60-61
• 7.3 論文后續(xù)工作與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄67-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 王緒鵬;范文義;曲迪;;基于植物冠層分析儀單線多角度測(cè)量的葉面積指數(shù)與葉傾角分布關(guān)系[J];生態(tài)學(xué)雜志;2014年12期

2 高紀(jì)青;云挺;薛聯(lián)鳳;;基于投影算法和活動(dòng)輪廓模型的真實(shí)葉面積指數(shù)計(jì)算[J];西北林學(xué)院學(xué)報(bào);2014年06期

3 謝鴻宇;趙耀龍;楊木壯;李長(zhǎng)輝;李展聰;宋爽;鄧潔茹;楊錦;林小燕;;基于無棱鏡全站儀的樹冠體積算法[J];中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

4 ;Wind induced deformation and vibration of a Platanus acerifolia leaf[J];Acta Mechanica Sinica;2012年03期

5 王會(huì)霞;石輝;李秧秧;;城市綠化植物葉片表面特征對(duì)滯塵能力的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2010年12期

6 鐘珂,亢燕銘,王翠萍,王躍思;城市綠化對(duì)街道空氣污染物擴(kuò)散的影響[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2005年S1期

7 李,朱金兆,朱清科;分形維數(shù)計(jì)算方法研究進(jìn)展[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

8 關(guān)德新,朱廷曜,韓士杰;單株樹的阻力系數(shù)模式[J];林業(yè)科學(xué);2001年06期

9 關(guān)德新,朱廷曜;樹冠結(jié)構(gòu)參數(shù)及附近風(fēng)場(chǎng)特征的風(fēng)洞模擬研究[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2000年02期

  本文關(guān)鍵詞：三維樹阻力特性及顆粒物捕及效率研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：493387