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城市公路隧道车辆排出的污染物量大，集中于峒口或风塔排放，污染物难扩散，环境要求高，峒口周围建筑物的存在，使得该处流场非常复杂，污染物扩散受到多方面因素的影响。需要对隧道峒口污染物扩散规律进行分析。本文主要就是研究专门用于模拟隧道峒口大气污染物扩散模型。这对于城市大气质量的科学研究和隧道运营的日常管理，城市隧道路网的规划和建设，机动车排放污染物在隧道峒口的积聚减轻，环境排放物控制计划的制定，城市居民生活质量和居住环境的改善，可持续发展的实现，都具有重要的理论意义和实用价值。
本论文以拉格朗日模型GRAL的专门隧道峒口大气污染物扩散模块GRAL35TM为中心，研究城市背景下GRAL35TM的运用及修正，主要工作包括以下四部分:
1.讨论应用GRAL35TM模拟南京内环隧道峒口大气污染物扩散。通过试算来选择中间参数stiffness的值。模拟了南京内环所有隧道峒口的总体扩散情况，研究了南京某国家大气质量监测点2009年的监测数据。结果显示城市交通管理和通风系统的运营是最可行和有效的减少公路和隧道峒口污染物浓度的方法。应用过程中发现需要修正模型GRAL35TM，包括:需要量化stiffness，以简化和精确GRAL35TM的使用过程;需要考虑NO-NO2-O3反应循环，以免模型过高估计NO2浓度值;需要考虑峒口出来的大气污染物在街道峡谷中的扩散，使得模拟结果更符合城市环境的背景。
2.研究了GRAL35TM中间参数stiffness，给出了stiffness量化函数。分析了决定stiffness的三个因素:峒口情形，交通条件与风场数据。峒口情况包括峒口建筑形式与峒口地形。交通条件即隧道车流方向和车流量，风场数据包含风向和风速。分析了各因素的影响，提出了城市中隧道峒口地形复杂与否的判据，在数值试验基础上，得出了stiffness的分段函数。在南京内环隧道峒口应用此函数，并根据此函数提出了控制隧道峒口污染物扩散的具体途径。
3.研究了扩散过程中的NO-NO2-O3反应循环。分析了反应机理，选取经验公式Romberg公式来计算NOx-NO2变化，结果显示加入NOx-NO2变化的GRAL35TM模拟更精确。然后讨论在紊流混合过程对于化学反应的影响，讨论分离强度Is的定义与计算，能描述紊流混合对化学反应影响的浓度协方差的计算，以及Damk(o)hler准数的计算。
讨论了混合欧拉方法与拉格朗日方法的GRAL-C，将GRAL-C处理NOx-NO2变化的算法，与GRAL35TM处理隧道峒口的大气污染物扩散的算法相结合，得到用于模拟隧道峒口NO2扩散的模块GRAL35TM+C，在南京内环隧道进行模型评价，结果表明，GRAL35TM+C比GRAL+Romberg公式能更准确地进行NOx模拟，但是使用没有不需要环境本底O3浓度值的后者方便。
4.研究了街道峡谷环境中隧道峒口出来的大气污染物的扩散。对街道峡谷中流场进行了讨论，选取相对简单精确的半经验参数模拟方法——操作街道污染模型OSPM，使用其Windows版本WinOSPM来分析污染物在街道峡谷中扩散。得到不同环境风向风速下，街谷内污染物的主导因素，结果显示，引入WinOSPM的模型对隧道峒口出来的污染物进行街道峡谷中的模拟比使用GRAL35TM更接近于实测值。