Modeling Indoor Air Pollution

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出版者:
作者:Pepper, Darrell W./ Carrington, David
出品人:
页数:360
译者:
出版时间:2009-3
价格:846.00元
装帧:
isbn号码:9781848163249
丛书系列:
图书标签:
  • 室内空气污染
  • 空气质量
  • 建模
  • 环境科学
  • 健康
  • 通风
  • 污染物
  • 模拟
  • 室内环境
  • 空气净化
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具体描述

Emission of pollutants and their accumulation due to poor ventilation and air exchange are serious problems currently under investigation by many researchers. Of particular concern are issues involving air quality within buildings. Toxic fumes and airborne diseases are known to produce undesirable odors, eye and nose irritations, sickness, and occasionally death. Other products such as tobacco smoke and carbon monoxide can also have serious health effects on people exposed to a poorly ventilated environment; studies indicate that indirect or passive smoking can also lead to lung cancer.

Design for prevention or remediation of indoor air pollution requires expertise in optimizing geometrical configurations; knowledge of HVAC systems, perceived or expected contaminants and source locations; and economics. Much of the design concept involves ways in which to optimize the benefits or balance the advantages and disadvantages of various configurations and equipment. The fact that a room or building will conceivably become contaminated is generally an accepted fact -- to what extent indoor air pollution will become critical is not really known until it happens.

A series of numerical models that run in MATLAB are described in the text and placed on the Web. These models include the finite difference method, finite volume method, finite element method, the boundary element method, particle-in-cell, meshless methods, and lagrangian particle transport. In addition, all example problems can be run using COMSOL, a commercial finite-element-based computer code with a great deal of flexibility and application. By accessing AutoCad ICES or DWG file structures, COMSOL permits a building floor plan to be captured and the interior walls discretized into elements.

Contents: Fluid Flow Fundamentals; Contaminant Sources; Assessment Criteria; Simple Modeling Techniques; Dynamics of Particles, Gases and Vapors; Numerical Modeling -- Conventional Techniques; Numerical Modeling -- Advanced Techniques; Turbulence Modeling; Homeland Security Issues.

空间科学与环境模拟:城市尺度下的多维度数据融合与决策支持 书籍简介 本书深入探讨了在日益复杂和城市化的背景下,如何利用先进的空间科学理论、数据驱动模型以及多源异构数据的融合技术,构建和优化城市尺度的环境模拟与管理系统。本书聚焦于宏观环境要素(如大气流动、热力学分布、污染物扩散)与城市基础设施(建筑形态、交通网络、能源系统)之间的复杂相互作用,旨在为城市规划、环境治理、可持续发展提供科学的理论支撑和切实可行的技术路径。 全书内容组织严谨,逻辑清晰,从理论基础到应用实践,层层递进,力求构建一个全面、系统的知识框架。 第一部分:空间环境模拟的基础理论与计算范式 本部分奠定了理解城市尺度空间环境模拟的理论基础,重点关注信息的获取、模型的建立与计算方法的优化。 第一章:城市形态学与微气候参数化 本章首先界定了城市形态学的核心概念,包括建筑密度、容积率、街道峡谷比(H/W)等关键几何参数。随后,深入剖析了这些形态参数如何影响地表能量平衡、地表粗糙度长度以及边界层高度。我们将探讨如何利用遥感数据(如激光雷达LIDAR和高分辨率航空影像)对城市三维结构进行高精度提取和参数化,并介绍将离散的城市几何信息转化为连续场域输入的方法,为后续的流场和热场模拟提供准确的初始条件。重点讨论了非均匀下垫面条件下湍流的统计描述和参数化方案的选择与适用性。 第二章:计算流体力学(CFD)在城市环境中的应用与挑战 本章详细阐述了适用于城市尺度环境模拟的CFD方法。从Navier-Stokes方程的简化、边界条件设定到湍流模型的选择,我们对RANS(雷诺平均纳维-斯托克斯)、LES(大涡模拟)和DNS(直接数值模拟)在模拟城市复杂气流时的适用性进行了深入的对比分析。特别关注了复杂地形和建筑群落对城市风场影响的数值处理技术,如嵌入式网格技术(Immersed Boundary Method)和非结构化网格生成策略。本章还探讨了大规模城市CFD模拟中计算资源的优化策略,包括并行计算架构和求解器的选择。 第三章:多尺度耦合与数据同化框架 城市环境过程具有显著的多尺度特性,从区域气候尺度到街道尺度,模型必须实现有效的耦合。本章详细介绍了尺度间信息的传递机制,包括区域气象模型(如WRF)输出边界条件到城市微尺度模型(如OpenFOAM或特定城市微气候模型)的插值与映射技术。此外,本章引入了数据同化理论,探讨如何将实时观测数据(如气象站、浮空器、地面传感器网络)有效地融入到数值模拟框架中,以修正模型偏差,提高预测精度,特别是针对快速变化的城市热岛效应和局部风场异常。 第二部分:城市环境要素的定量模拟与时空演变 本部分将理论模型应用于具体的城市环境要素模拟,展示如何量化地表过程、能源消耗与城市热力学状态之间的相互关系。 第四章:城市热岛效应的精细化建模与驱动因素分析 本章聚焦于城市热岛(UHI)现象的定量模拟。我们构建了基于能量平衡的城市热力学模型(UCM),该模型详细考虑了建筑材料的热力学特性、地表水分收支、人工热源(交通、工业、生活排放)的贡献。通过结合遥感获取的地表温度(LST)数据,本章展示了如何验证和校准模型中的关键参数。重点分析了不同规划策略(如增加绿地覆盖、推广高反射率材料)对UHI强度和时空分布的缓解效果。 第五章:区域尺度的大气传输与物质示踪 本章侧重于在城市区域尺度上对大气中物质(如水汽、气溶胶、痕量气体)的传输和扩散进行建模。我们采用拉格朗日粒子模型(LPDM)和欧拉网格模型相结合的方法,模拟区域尺度的风场驱动下的污染物羽流传播路径和累积效应。书中详述了如何处理城市内部复杂的源项分布,并介绍了基于化学输送模型的耦合方法,用于评估区域传输对城市空气质量的贡献。 第六章:城市水文过程与地表能量交换的耦合模拟 城市化极大地改变了地表的水文响应和能量交换模式。本章探讨了城市水文模型(如SWMM)与地表能量模型之间的耦合。重点在于模拟不透水面积增加如何影响地表径流、蒸散发潜力以及土壤水分储持的变化,并分析这些变化如何通过影响地表潜热通量,反过来调节城市边界层内的温度结构。我们展示了如何通过模拟城市“海绵化”改造对局部微气候的潜在影响。 第三部分:数据驱动的决策支持系统构建 本部分将模拟技术与现代信息技术相结合,探讨如何利用高性能计算和人工智能技术,构建实用化的城市环境管理决策支持系统。 第七章:地理信息系统(GIS)与环境模型的集成 本章强调GIS作为空间数据管理和可视化平台的关键作用。我们详细介绍了如何将大规模模拟结果(如三维风场、温度场)集成到GIS环境中,实现高效的空间查询和后处理。重点讨论了利用空间插值技术(如克里金法、反距离加权法)对稀疏的模拟输出点进行空间化处理,并构建交互式的三维可视化界面,使用户能够直观地理解复杂环境场的变化。 第八章:机器学习在环境参数反演与模型优化中的应用 面对高维度的环境数据和复杂的非线性过程,传统物理模型往往面临计算效率和参数率定难题。本章引入了深度学习和高斯过程回归等机器学习技术,用于从高光谱遥感数据中快速反演地表参数(如植被指数、表面粗糙度)。更进一步,探讨了如何利用强化学习或遗传算法优化CFD模型中的湍流模型常数和边界层参数,以最小化模型预测误差与实测数据之间的差异。 第九章:面向城市规划的“情景模拟”与风险评估 本书的最后一部分聚焦于决策支持的应用。我们构建了一个基于“What-if”分析的情景模拟框架。通过改变城市规划输入变量(如新的高层建筑群布局、交通流量的调整、绿化覆盖率的提升),系统能够快速预测对周边微气候、通风潜力以及局部污染物扩散的影响。本章还涉及环境风险评估,通过集成空气质量指数(AQI)预警模型,为极端天气或突发环境事件下的快速响应提供科学依据。 本书适合于环境科学、城市规划、地理信息系统、大气科学等领域的本科生、研究生,以及从事城市可持续发展、智慧城市建设的专业技术人员和政策制定者参考阅读。它不仅提供了深入的理论洞察,更强调了跨学科数据融合和计算模拟在解决当代城市环境挑战中的核心价值。

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读后感

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用户评价

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我是一名对环境监测和数据分析感兴趣的研究生,我一直在寻找能够帮助我理解室内空气污染的复杂性和动态性的工具。“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,让我联想到了一种能够将零散的空气质量监测数据转化为有意义的见解的科学方法。我猜测这本书会详细介绍如何利用数学模型来解释和预测室内空气污染的浓度变化,以及如何评估不同源的贡献。我希望能够从中学习到一些关于时间序列分析、空间插值以及模型不确定性量化的方法。这本书的出现,无疑会为我的研究提供一个更坚实的理论基础和实践指导。

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在选择阅读材料时,我倾向于那些能够提供深刻见解和解决实际问题的方法论的书籍。“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,给我一种它是一本“方法论”书籍的感觉,而非一本简单的科普读物。我期待它能详细介绍构建室内空气污染模型的步骤,包括数据收集、模型选择、参数化、校准以及验证等关键环节。我尤其对模型在不同场景下的应用感兴趣,例如,如何利用模型来评估新装修房间的空气质量,或者如何优化办公场所的通风系统以降低污染物浓度。我希望书中能够包含一些实际案例分析,展示如何将理论模型应用于解决真实的室内空气污染问题,并从中学习到一些实用的建模技巧和经验。

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我一直认为,解决环境问题需要跨学科的合作,“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,就预示着这本书可能融合了物理学、化学、工程学、甚至社会科学等多方面的知识。我猜测作者会不仅关注污染物本身的物理化学过程,还会探讨人们的行为习惯、建筑的使用方式等因素如何影响室内空气质量。我希望能够看到书中对不同模型之间的比较,以及它们在不同应用场景下的优劣势分析。这本书的出现,让我看到了一个更全面、更深入地理解室内空气污染的视角,这对于我们这些希望能够提出更有效的解决方案的研究者和实践者来说,具有重要的意义。

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我的工作涉及公共卫生领域,虽然我并非专门研究空气质量,但室内环境的健康影响一直是我关注的重点。在日常工作中,我经常需要引用一些关于室内空气质量的研究数据和结论,而“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,立刻引起了我的注意。我猜测这本书会提供一套系统性的方法论,帮助研究者和工程师们构建和应用模型来评估不同建筑设计、通风策略以及室内活动对空气质量的影响。我希望能够从中了解到如何将污染物排放源的特性、建筑物的几何形状、材料属性以及室外空气条件等因素,整合到统一的模拟框架中。这本书的出现,意味着我们能够更科学、更准确地预测和评估室内空气污染的风险,从而为制定更有效的公共卫生政策提供坚实的基础。

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这本书的封面设计就充满了学术的严谨和对科学探索的致敬,深蓝色的背景仿佛是室内宁静的空气,上面点缀着一些抽象的、相互连接的粒子,暗示着空气中微观的复杂性。我迫不及待地翻开了第一页,尽管我并非专业研究人员,但我对我们日常生活的环境质量一直抱有浓厚的兴趣,尤其是那些看不见摸不着却深刻影响着我们健康的因素。在信息爆炸的时代,我们能接触到大量关于室外空气污染的报道,但室内空气污染常常被忽视,而我们大部分时间都生活在室内。这本书的名字“Modeling Indoor Air Pollution”立刻抓住了我的注意力,它不仅仅是一个标题,更像是一扇门,通往一个我一直想深入了解的领域。我希望它能够以一种清晰易懂的方式,为我揭示室内空气污染的形成机理、传播途径以及最重要的,如何进行科学的模拟和预测。我期待能够从中学习到一些实用的知识,以便更好地改善自己和家人的居住环境。这本书的篇幅看起来相当可观,这让我对其中内容的深度和广度充满了信心。

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作为一名对环境科学怀有深厚热情但又非专业背景的爱好者,我一直以来都对室内空气污染的议题感到忧虑。在阅读这本书之前,我接触到的信息往往零散且缺乏系统性,多是关于 PM2.5、甲醛等单一污染物的讨论。然而,“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,立刻让我看到了一个更宏观、更具科学性的视角。我猜测这本书会深入探讨如何利用数学模型和计算机模拟来理解和预测室内空气污染的动态过程,这对于我这种对数据分析和模型构建感兴趣的人来说,无疑具有极大的吸引力。我希望能在这本书中找到关于不同污染物在室内环境中如何扩散、沉降、吸附等过程的详细解释,以及它们之间的相互作用。更重要的是,我期待作者能够介绍一些当前主流的室内空气污染模拟方法和工具,哪怕是一些基础性的概念,也能帮助我建立起一个更完整的知识框架,从而更好地理解和评估室内环境的健康风险。

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我对计算科学和数值模拟在环境科学中的应用一直抱有浓厚的兴趣,而“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,恰恰结合了我感兴趣的两个领域。“Modeling”这个词暗示了书中会有大量的数学模型和算法的介绍,这让我非常兴奋。我猜测作者会从基础的流体力学和化学动力学原理出发,逐步构建起描述室内空气污染传播和转化的模型。我希望能够学习到一些关于数值离散化方法、求解器以及模型稳定性分析的内容。同时,我也期待书中能够讨论如何利用高性能计算来处理复杂的室内空气污染模拟,以及如何将模型结果可视化,以便更直观地理解污染物的分布和变化。

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作为一名对家居健康和生活品质有着极高追求的普通消费者,我一直在寻找能够帮助我理解和改善家中空气质量的方法。“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,听起来非常专业,但我也希望它能够为我这样的非专业读者提供一些易于理解的知识。我猜测这本书会解释为什么某些家具或装饰品会释放有害物质,以及这些物质如何在室内环境中累积。我希望能够从中了解到一些简单的模型,即使是概念性的,也能帮助我理解为什么开窗通风很重要,以及不同类型的空气净化器的工作原理可能存在的差异。这本书的出现,让我看到了一个更科学、更系统地解决我家中空气污染问题的希望。

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我一直对物理学和工程学在解决实际问题中的应用感到着迷,尤其是当它涉及到我们最基本的生活需求时。“Modeling Indoor Air Pollution”这本书的名字,让我联想到了一系列复杂的科学原理和严谨的计算过程。我猜想,这本书不仅仅是列举室内污染物的种类和危害,更重要的是,它会深入剖析这些污染物如何在室内空间中运动、分布,以及如何通过数学模型来量化这些过程。我对此非常好奇,比如,作者会如何描述空气动力学在室内通风和污染物扩散中的作用?是否会涉及到传热传质的原理来解释污染物在不同表面的吸附与释放?我尤其希望能看到一些关于模型验证和不确定性分析的内容,因为任何科学模型的可靠性都离不开这些关键环节。这本书的出版,对于那些希望从根本上理解和控制室内空气污染的读者来说,无疑是一笔宝贵的财富。

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我是一位对可持续建筑和绿色设计充满热情的建筑师,我一直致力于将健康和舒适的室内环境作为设计的核心目标。“Modeling Indoor Air Pollution”这个书名,直接触及了我工作中最关心的问题之一。我迫切希望这本书能够为我提供一种工具,一种能够在我设计初期就预测潜在的空气污染风险,并指导我选择更健康的建筑材料和更有效的通风策略。我期待书中能够介绍如何将建筑物的结构、材料特性、以及 HVAC 系统等因素纳入空气污染模型中,从而帮助我优化设计,最大限度地减少室内污染物。这本书的出现,对于我们这些致力于创造更健康、更宜居的室内空间的设计师来说,无疑是一份重要的参考资料。

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