王昊天

上海市世界外国语中学

1 引言

眼下国内多地受雾霾持续围困，北京、石家庄等大中城市数日难见蓝天。不仅是西北部的大城市，就连靠近沿海的广东等地，也是连日灰霾，大雾，能见度极低。雾霾的问题现状已经成为中国一些城市标识性难题。雾霾发生时，大面积长时间的雾霾天气覆盖了1/7国土，其中重雾霾覆盖面积大81万平方公里。目前，雾霾问题已非一城之惑，已经是普遍问题。

对于堆料场扬尘的控制是城市减少PM2.5 的重要措施，近年来众多研究者针对堆料场的扬尘控制提出了各种措施。本课题针对某个粉料堆放场开展了挡风墙的设计和结构参数的数值模拟研究，通过挡风墙和料堆的间距、挡风墙的高度、挡风墙开孔角度三个因素进行了正交实验设计，通过数模计算结果得到了料堆顶部的风速大小，从而为挡风墙的优化设计提供了依据。

2 数学模型

2.1 基本假设

（1）模型中的风向和风速都是固定值。

（2）防风墙是垂直伫立在料堆前方，不考虑受力摇摆的状况。

（3）计算过程中不考虑重力的影响。

（4）料堆表面采用固定墙边界，不考虑料堆的疏松和多孔状态。

（5）模型的顶部空间足够大。

2.2 数学方程

描述料场挡风墙的数学模型包括连续性方程，动量N-S 方程，湍流K-ɛ双方程模型。

（1）连续性方程。连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的具体表述形式。它的前提是对流体采用连续介质模型，速度和密度都是空间坐标及时间的连续、可微函数。

（2）动量方程（N-S）。……