航空器巡航阶段空气污染的排放和扩散
2021-01-08YUNu张梦雅曾若鸣
YU Nu, 张梦雅, 张 耀, 田 勇, 曾若鸣
(南京航空航天大学民航学院,南京 211106)
国际机场理事会(airport council international,ACI)发布的2017年《世界机场交通报告》显示,2016年全球机场旅客人数相比上一年以6.5%的增长率达77亿人次,机场货物相比上一年以4%的增长率达1.1亿t[1]。航空运输规模增大的同时,航空污染物对环境的影响也随之增加。因此,深入研究航空污染物的排放和扩散过程,并采取必要措施进行控制,具有重要意义。
航空器空气污染物的主要排放环节可分为起飞着陆(landing and take-off,LTO)循环阶段和高空巡航阶段两大部分[2]。但是目前中外对于航空污染物排放和扩散的研究比较集中LTO循环阶段,例如褚艳萍[3]、Makridis等[4]研究人员分别对上海浦东国际机场和希腊哈尼亚机场的飞机空气污染物排放及对周围环境的影响进行了研究。2014 年曹惠玲等曾利用机载二氧化碳排放数据和改进高斯模型,模拟航空器高空飞行的气体污染物扩散[5]。但是相对LTO循环和机场环境研究,高空巡航阶段的污染排放和扩散研究还很少。
巡航阶段是民用航空器主要的飞行阶段,约占整个飞行时间的80%,因此研究空中巡航阶段污染物的排放和扩散十分重要[6-7]。本文对航空器巡航阶段空气污染排放和扩散模型进行研究,主要内容如下:
(1)以国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)发动机排放数据库中的GEnx-2B67/P发动机的氮氧化物(NOx)的排放为例,利用全空域航空排放评估系统(system for assessing aviation’s global emissions,SAGE)进行数值仿真,得到航空器真实巡航状态下NOx的排放强度。
(2)以高斯扩散模型为基础,并考虑风速和风向的影响,在假设大气稳定的条件下,利用曹惠玲等[5]建立的污染扩散模型,对GEnx-2B67/P发动机氮氧化物(NOx)的扩散进行数值仿真,得到航空器在高空巡航状态下所排放的NOx的分布情况。……
