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小喷头赶走大雾霾
近几年来,随着城市化和工业化的快速发展,我国一些超大城市出现阴霾天气的现象明显增多,带来的危害也更严重.
为此,我设计了一种采用喷淋覆盖的湿式除尘方法.
一、除霾原理
采用喷淋设施除霾,水与空气直接接触,属湿式净化方式.使用大量喷头覆盖雾霾区域,喷头与自动控制系统配套使用,可达到自动化管理喷洒.
喷淋系统主要由过滤器、电磁阀、控制模块、传感器、供水管路、喷头组成,高层建筑还要用到加压水泵.
二、设计构思
在重度雾霾区域实现喷淋覆盖,根据市面上已有的几种喷淋喷头,建立不同的覆盖方案.
为方便计算,把研究区域内建筑物抽象成一个M×N的标准矩形,喷头抽象成覆盖半径的圆形,所以问题抽象为用圆覆盖矩形的问题,然后剔除不符合条件的圆.
混合使用有效半径为5米、10米、20米的喷头覆盖研究区域,建立数学模型,给出一种花费最少的设备排列方案.根据分析结果,使用圆的个数越少,花费越少,为此,在覆盖范围最大的基础上,使圆与圆之间重叠的部分面积最小,即重叠率最低.
采用分类讨论思想,对如何使用圆来对矩形进行覆盖分类讨论,根据圆和圆之间的位置分布方式,通过对比分析得出最优的模型.通过覆盖模型,计算出使用的喷头数目.
三、方案设计
通过对几种模型的分析计算,得出在覆盖率达到98%时,圆心分布呈正三角形时模型重叠率最小,因此选择此蜂蜜模型进行平铺,如图1所示.圆的半径为20m.
由于研究区域不是标准矩形,还需依据研究区域和建筑图平面轮廓的真实情况对模型进行优化.剔除圆心不在表示建筑物的矩形上或覆盖矩形面积少的圆,并适当调整圆心位置,优化覆盖效果,如图2所示.
使用圆形覆盖时,使用的大圆越多则花费越少,因此,对图2所示的覆盖模型继续优化,添加半径为10m和5m的圆填充未覆盖的建筑区域,如图3所示.
优化后需要的圆的个数为：半径20m的为75个,半径10m的31个,半径为5m的为9个.剩下的区域则需要更小半径的圆覆盖.
雾霾论文范文结:
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