专利名称：下落粉尘量推测方法、下落粉尘量推测装置及下落粉尘量推测程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于大气中粉尘的平流、扩散行为的计算结果的下落粉尘量的推 测方法、装置及计算机程序。本申请基于2008年7月1日在日本所提出的特愿2008-172501号并主张其优先 权，并将其内容引用于此。
背景技术：
计算从工厂的烟 等尘埃发生源(粉尘、煤尘的发生源)排放的粉尘粒子因风所 导致的飞散行为、并推测下落粉尘量，这在评价下落粉尘对当地居民带来的影响时是极其 重要的。在非专利文献1中，提出了下面的方法，即假定下落粉尘量依赖于尘埃发生源和 下落点的一维距离，以尘埃发生源和下落点间的距离、粉尘的发生速度、粉尘的粒度分布和 粉尘的密度、有效尘埃发生高度及风向和风速之间的频度分布为输入值，进行下面的公式
(4)计算，对公式(4)的计算结果乘以风向风速的频度分布，来推测下落粉尘量。另外，还提出了一种根据实验式或者经验式来推测下落粉尘量的装置及方法(参 见专利文献1)。
UQ表示尘埃发生强度(粉尘的发生速度)，He表示有效尘埃发生高度，w表示由粒 子直径决定的最终沉降速度，χ表示尘埃发生源和下落点的下风距离，u表示风速，Γ表示 伽马函数，C(X)表示下落粉尘量。另一方面，在可以看作飞散物质和输送气体的密度相同时，提出了一种3维的高 斯烟羽模型(Gaussian plume model)。这种情况下，可以利用下面的公式(5)来计算任意 空间位置(x、y、z)上的飞散物质浓度(参见非专利文献2)。
,,Qif (Z-He)2I ( (z+ HJ2I ( (γ-yj ) te%
c(x,y,——<exp - ——f~ + exp ~---—— > exw - —~~—— (5)
2而一4 L 2 2 j i 2d/ Jj [JX表示尘埃发生源到下风方向的坐标轴(X轴)上的任意点，y表示和X轴在水平 平面上垂直相交的坐标轴(y轴)上的任意点，ζ表示相对于由χ轴和y轴形成的水平平面 在铅垂方向的坐标轴(ζ轴)上的任意点，c(x，y, ζ)表示任意坐标点(χ，y, ζ)上的粉尘浓度，u表示风速，Q表示尘埃发生强度，0y、(^分别表示y轴、ζ轴方向的能见烟的扩散，He 表示有效尘埃发生高度，y0表示尘埃发生源存在的y轴上的坐标点。另外，设尘埃发生源 存在的χ轴上的坐标点为0。现有技术文献专利文献专利文献1 日本国特开2005-U8691号公报非专利文献非专利文献 1 :C. H. Bosanquet et al.，Proc Inst Mech Engrs, Vol. 162， p355(1950)非专利文献2 風力気象学，竹内清秀，东京大学出版非专利文献3:化学工学便覧改訂四版非专利文献4 =Briggs G. A. Plume rise, U. S. AEC (1969)
发明概要发明要解决的技术问题但是，在非专利文献1所公开的推测方法中，假定下落粉尘量依赖于尘埃发生源 和下落点间的下风方向的一维距离。因此，如
图1所示，对于一个下落点，当存在尘埃发生 源和下落点的距离、尘埃发生强度、粉尘的粒度分布和粉尘的密度、及有效尘埃发生高度全 都相等的尘埃发生源1和尘埃发生源2时，推测为尘埃发生源1和尘埃发生源2的影响相 同。但是，实际上粉尘粒子按3维方向进行湍流扩散。因此，存在无法描述离下落点的距 离近的尘埃发生源2的影响变得比尘埃发生源1大的事实这样的问题。另外，公式(4)是 Bosanquet于1950年所发表的实验式，所以公式的精度依赖于导出实验式时的实验环境， 存在普遍性欠缺精度这样的问题。另一方面，在非专利文献2所公开的推测方法中，需要飞散物质和输送气体的密 度相同这样的假设。在粉尘粒子的情况下不满足该假设，所以该推测方法无法精度良好地 推测粉尘粒子的行为。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的为，提供一种与以往的实验式相比、可以 忠实于实际现象的原理原则地进行正确的推测的方法。为了解决上述课题，本发明的各方式采用了下面的手段。(1)本发明是一种下落粉尘量推测方法，其特征为，具备风向·风速信息输入工 序，取得风向及风速的规定期间内的时序计量值，以上述时序计量值为根据，将风向及风速 的范围分别分割为m、η个分割范围，按风速的每个上述分割范围来设定风速代表值，求取 各个上述分割范围内包含的上述时序计量值的上述规定期间内的频度，由此，来制作mXn 矩阵的风向·风速频度分布，将上述风速代表值及上述风向·风速频度分布作为风向·风 速信息；尘埃发生源信息输入工序，输入粉尘的尘埃发生源的信息；粉尘浓度计算工序，使 用上述风向 风速信息和上述尘埃发生源的信息，来计算任意坐标点上的粉尘浓度c ；以及 下落粉尘量计算工序，根据上述粉尘浓度c，计算任意下落地点上的下落粉尘量。
(2)在上述(1)所述的下落粉尘量推测方法中，上述粉尘浓度计算工序也可以还 使用上述粉尘的地表上的反射率β来计算粉尘浓度C。(3)在上述( 所述的下落粉尘量推测方法中，在上述尘埃发生源信息输入工序 中，可以输入上述尘埃发生源的3维空间上的坐标、上述尘埃发生源的尘埃发生强度Q、上 述粉尘的粒子直径、上述粉尘的密度和来自上述尘埃发生源有效尘埃发生高度He。(4)在上述(3)所述的下落粉尘量推测方法中，上述粉尘浓度计算工序可以利用 公式⑴来计算3维坐标轴上的点(X，y，ζ)的粉尘浓度c (x，y，ζ)，
权利要求
1.一种下落粉尘量推测方法，其特征为，具备风向风速信息输入工序，取得风向及风速的规定期间内的时序计量值，以上述时序计 量值为根据，将风向及风速的范围分别分割为m、η个分割范围，按风速的每个上述分割范 围来设定风速代表值，求取各个上述分割范围内包含的上述时序计量值的上述规定期间内 的频度，由此，来制作mXn矩阵的风向风速频度分布，将上述风速代表值及上述风向风速 频度分布作为风向风速信息；尘埃发生源信息输入工序，输入粉尘的尘埃发生源的信息；粉尘浓度计算工序，使用上述风向风速信息和上述尘埃发生源的信息，来计算任意坐 标点上的粉尘浓度c;以及下落粉尘量计算工序，根据上述粉尘浓度c，计算任意下落地点上的下落粉尘量。
2.如权利要求1所述的下落粉尘量推测方法，其特征为，上述粉尘浓度计算工序还使用上述粉尘的地表上的反射率β来计算上述粉尘浓度C。
3.如权利要求2所述的下落粉尘量推测方法，其特征为，在上述尘埃发生源信息输入工序中，输入上述尘埃发生源的3维空间上的坐标、上述 尘埃发生源的尘埃发生强度Q、上述粉尘的粒子直径、上述粉尘的密度及来自上述尘埃发生 源的有效尘埃发生高度He。
4.如权利要求3所述的下落粉尘量推测方法，其特征为，上述粉尘浓度计算工序利用公式(1)来计算3维坐标轴上的点(X，y, ζ)的粉尘浓度 c (x, y, ζ),u是风速，Ky、Kz分别是y轴、ζ轴方向的湍流扩散系数，w是粒子的最终沉降速度，上述 尘埃发生源的χ坐标是0，上述尘埃发生源的y坐标是y0。
5.如权利要求2所述的下落粉尘量推测方法，其特征为， 上述下落粉尘量计算工序利用公式( 或者公式( 来计算下落粉尘量， C(x, y) = w · c(x, y, ζ = 0) (2)c (χ, y，ζ)是3维坐标轴上的点(X，y，ζ)的粉尘浓度，C是下落粉尘量，Kz是ζ轴方向的湍流扩散系数。
6. 一种下落粉尘量推测装置，其特征为，风向风速信息输入部，取得风向及风速的规定期间内的时序计量值，以上述时序计量 值为根据，将风向及风速的范围分别分割为m、η个分割范围，按风速的每个上述分割范围 来设定风速代表值，求取各个上述分割范围内包含的上述时序计量值的上述规定期间内的 频度，由此，来制作mXn矩阵的风向风速频度分布，将上述风速代表值及上述风向风速频 度分布作为风向风速信息；尘埃发生源信息输入部，输入粉尘的尘埃发生源的信息；粉尘浓度计算部，使用上述风向风速信息和上述尘埃发生源的信息，来计算任意坐标 点上的粉尘浓度c;以及下落粉尘量计算部，根据上述粉尘浓度c，计算任意下落地点上的下落粉尘量。
7.一种下落粉尘量推测程序，其特征为，具备风向风速信息输入步骤，取得风向及风速的规定期间内的时序计量值，以上述时序计 量值为根据，将风向及风速的范围分别分割为m、η个分割范围，按风速的每个上述分割范 围来设定风速代表值，求取各个上述分割范围内包含的上述时序计量值的上述规定期间内 的频度，由此，来制作mXn矩阵的风向风速频度分布，将上述风速代表值及上述风向风速 频度分布作为风向风速信息；尘埃发生源信息输入步骤，输入粉尘的尘埃发生源的信息；粉尘浓度计算步骤，使用上述风向风速信息和上述尘埃发生源的信息，来计算任意坐 标点上的粉尘浓度c;以及下落粉尘量计算步骤，根据上述粉尘浓度c，计算任意下落地点上的下落粉尘量。
8.一种计算机可读取的记录介质，其特征为，记录了权利要求7所述的下落粉尘量推测程序。
全文摘要
一种下落粉尘量推测方法，具备风向风速信息输入工序，取得风向及风速的规定期间内的时序计量值，以上述时序计量值为根据，将风向及风速的范围分别分割为m、n个分割范围，按风速的每个上述分割范围来设定风速代表值，求取各个上述分割范围内包含的上述时序计量值的上述规定期间内的频度，由此，来制作m×n矩阵的风向·风速频度分布，将上述风速代表值及上述风向·风速频度分布作为风向·风速信息；尘埃发生源信息输入工序，输入粉尘的尘埃发生源的信息；粉尘浓度计算工序，使用上述风向·风速信息和上述尘埃发生源的信息，来计算任意坐标点上的粉尘浓度c；以及下落粉尘量计算工序，根据上述粉尘浓度c，计算任意下落地点上的下落粉尘量。
文档编号G01N15/06GK102077076SQ20098012437
公开日2011年5月25日 申请日期2009年7月1日 优先权日2008年7月1日
发明者中川淳一, 伊藤忠幸, 山本昌宏, 李书敏, 竹内知哉, 谭永基 申请人:国立大学法人东京大学, 新日本制铁株式会社
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