【摘要】： 室內(nèi)空氣污染成為當今環(huán)境研究領域關注的焦點問題,不僅僅是因為人們在室內(nèi)面臨有害物質的更大的暴露危險,還因為室內(nèi)污染有其自身的傳輸規(guī)律和特征。本文設計并建立了模擬實驗平臺,運用高性能顆粒物測試分析儀,對以蠟燭和香煙為代表的室內(nèi)燃燒源產(chǎn)生的不同模態(tài)的細微顆粒濃度的動態(tài)變化現(xiàn)象進行了研究。研究目的在于通過基礎性的探索,揭示這類顆粒物的傳輸規(guī)律,尋求有效除塵方式以改善室內(nèi)空氣質量。 本文首先建立了縮小尺度的模擬室,目的是在量化、可控參數(shù)條件下,測量室內(nèi)顆粒物的濃度、粒徑分布特征及其時間序列,為分析室內(nèi)環(huán)境下顆粒物的傳輸機理提供有效數(shù)據(jù)。實驗發(fā)現(xiàn),室內(nèi)顆粒物的演變是一個動態(tài)過程,其粒徑譜和濃度是不斷變化的。在煙霧釋放進入模擬室后,各粒徑段內(nèi)的蠟燭和香煙顆粒物的數(shù)量都隨時間的推移而持續(xù)地降低。同時,顆粒物的直徑有增大的趨勢。它們的總數(shù)量濃度和質量都呈現(xiàn)近似于指數(shù)規(guī)律地衰減,香煙顆粒物的衰減率比蠟燭顆粒物小得多。室內(nèi)顆粒物衰減呈現(xiàn)的V型曲線表明,100nm～1000nm范圍內(nèi)的亞微米顆粒物應當是除塵關注的重點對象,因為這些顆粒物容易由納米級顆粒物形成,卻很難沉積。 以實驗數(shù)據(jù)為基礎,結合氣溶膠動力學理論,建立了一個帶高精度粒徑分辨率的室內(nèi)顆粒物動力學模型。模型中包括了凝并、沉積和通風稀釋機理,模型巧妙引入了代表室內(nèi)特征的幾個參量,如面容比、室內(nèi)雷諾數(shù)和空氣換氣率。本文采用了三組不同粒徑分布和初始濃度的實驗來對模型進行驗證。結果表明,此模型預測的顆粒物的粒徑譜演變、數(shù)量濃度衰減和數(shù)量中位徑變化結果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好。作者利用模型的模擬功能深入探討了凝并與沉積對室內(nèi)顆粒物傳輸?shù)木唧w影響。結果發(fā)現(xiàn),對于高濃度的顆粒物,凝并的影響是最大的,特別是對于100nm以內(nèi)的超細微粒。相對凝并來說,當顆粒物的數(shù)量濃度比較高時,表面沉積效應的影響并不大,但當數(shù)量濃度比較低時,忽略表面沉積效應會導致預測的結果偏高。當面容比和雷諾數(shù)增大時,顆粒物的沉積加大。結合模型模擬和氣溶膠動力學計算,本文還對氣溶膠顆粒物在室內(nèi)的傳輸過程中的各種因素進行了綜合分析,從而解釋了前面測試中出現(xiàn)的不同顆粒物衰減率的本質原因,以及V型衰減曲線的形成機制。 本文進一步利用計算流體力學技術對相鄰室內(nèi)之間的通風流動和顆粒物的
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：X51

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本文編號：2783021