考虑人群移动影响的二维室内污染物扩散模拟方法研究

作     者：陈力 杨康 张静刚 黄明华 崔海航 

作者机构：西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0706[理学-大气科学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(NO.52208126) 国家自然科学基金资助项目(NO.52306202) “陕西省2024年自然科学基础研究计划”项目(2024JC-YBMS-020) 陕西省自然科学基金(2024JC-YBMS-442)资助 

主　　题：格子Boltzmann 致动点模型 浅通道近似 社会力模型 大涡模拟 污染物扩散 

摘      要：本研究提出一种耦合流体力学与人群动力学的模拟方法，旨在探索室内大量人群移动对污染物扩散的影响。经典动网格技术在模拟大量人群时对计算资源需求巨大，并考虑到预测群体行为模式的复杂性，我们采用致动点模型替代具有真实体积的人体几何以模拟尾流现象，引入社会力模型来描述微观人群运动，并结合浅通道近似方法将三维模型简化为二维模型以提高计算效率。流动模型采用格子Boltzmann方法（LBM）耦合大涡模拟，以分布力源项的形式将人体运动引入LBM的演化方程。污染物扩散模型采用LBM中经典的双分布函数模型。通过与经典动网格三维模型结果的比较验证了方法的准确性与可靠性，并通过具体案例分析，进一步验证了该方法在实际应用中的可行性。本研究展示了一种有效的耦合人群运动的二维室内污染物扩散模拟方法，该方法为深入理解室内污染扩散机理提供了重要的研究手段，为室内环境设计与空气质量管理的决策提供了技术支撑。