□ 陈卓文 □黄海波 □董家楠 □张 涛

宁波大学 机械工程与力学学院 浙江宁波 315211

1 研究背景

车辆行驶过程中，会产生剪切气流和诱导气流，使沉积在道路上的各类颗粒物向空中扬散,这是路面扬尘形成的主要原因。随着车辆燃油排放标准的逐渐严格,非燃烧排放颗粒物对城市空气质量影响的比重越来越大[1]。道路扬尘作为非排放颗粒物的重要组成部分,对大气中细颗粒物浓度会产生非常大的影响[2],已成为城市大气颗粒物的主要来源之一。

由于时空变异性等原因[3],道路扬尘的研究多集中于对其物理特性的分析,如分析道路扬尘的元素成分、分布特征等[4]。然而，车辆行驶引起周围空气流动才是道路扬尘扬散的直接原因,因此，有关道路扬尘扬散特性的研究必须考虑车辆的空气动力学特性。鉴于空气动力学特性对燃油经济性的重要影响,诸多学者更多侧重于探讨车辆外形与车辆风阻因数的关系[5],而关于道路扬尘扬散特性的研究则较少。近年来,人们对环境问题日益重视,有学者开始关注道路扬尘问题。Gerardin等[6]使用计算流体动力学软件研究了单个轮胎的流场及其周围气流的轨迹和速度,揭示了轮胎旋转对周围流场及附近颗粒运动轨迹的影响。

笔者建立车辆-地面-扬尘流体力学模型,用旋转壁面定义轮胎滚动,设定道路扬尘粒径尺寸符合Rosin-Rammler分布[7],将粒径范围为1～10 μm的道路扬尘作为主要研究对象,模拟其在流场中的运动情况。通过探讨道路扬尘粒径和车辆行驶速度等因素对道路扬尘扬散特性的影响,分析道路扬尘扬散的一般规律,为道路扬尘的防控和环境保护提供理论指导。……