空调通风管路中细颗粒物凝并规律的数值分析

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1、分类兮TIJ83学号1108140412013S£JJC«CIKH-EESITTOFCU'aMI«aiSCANDASOJITEntSE-学位论文空调通风管路中细颗粒物凝并规律的数值分析NumericalanalysisoffineparticlecoagulationregularityinHVACduct贿志云指导教师姓名王瑞祥教授北京建筑大学巾请学位级别硕士学位类别工学硕士专业名称供热、供燃气、通风及空调工辟年级暖研12论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日m北京轨筑大学2015年7片答辩委员会主席李俊叫教授论文评阅人李俊明教授解国珍教授北京建筑大学硕士学位论文原创性

2、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字:日期月乂曰北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被査阅和借阅。学校有权保留论文

3、并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名:女年。《月乂日年X月•^曰校外导师签名:年月摘要摘要近年来，细颗粒物已经成为威胁人体健康的最重要污染物之一。短期内难以在大气细颗粒物治理工作上取得重大突破，传统的建筑空调系统作为营造健康室内环境的重要设施，主要针对可吸入颗粒物，对细颗粒物的净化效率不高。通过凝并的手段，将细颗粒物转为可吸入颗粒物，可以提高系统对颗粒物的捕集效率，减少大气细颗粒物向室内的传播。本文对细颗

4、粒物在通风空调管路中的凝并规律进行了数值分析，并进行实验验证，得到的主要结论如下：1.细颗粒物的扫描电镜形貌观测和X射线能谱仪的元素分析结果表明，绝大多数颗粒呈现较为规则的圆球形，其次是链状的颗粒和具有规则晶体结构的矿物颗粒，具有生物特征的颗粒的含量最少，元素分析结果表明，球形颗粒可能来源于城市燃煤等化石燃料燃烧，而链状颗粒可能来源于机动车尾气排放和地面扬尘。形貌观测结果为数学建模中球形颗粒的假设提供了理论依据。2.对风管中细颗粒受力的量级进行理论计算。发现无论对于湍流核心区还是近壁面区运动的颗粒，对于亚微米颗粒，布朗力是量级最大的作用力，对于微米级颗粒，曳力是量级最大作用力

5、，布朗扩散是风管内细颗粒物无规则运动的重要理论基础。在近壁面区，热泳力、剪切升力对颗粒垂直于壁面方向的运动有重要影响，马格努斯力一般可以忽略。当附加的高压静电场的电压足够高时，荷电颗粒所受电场力可能超越曳力，成为引起颗粒定向运动的主要作用力。基于颗粒群平衡理论，在考虑颗粒碰撞效率的基础上建立了可用于数值计算细颗粒物凝并概率的数学模型。3.颗粒在管道中凝并影响因素数值分析。在布朗扩散和湍流脉动作用影响下，亚微米颗粒在风管内运动过程中发生明显的凝并现象，凝并强度随入口颗粒相浓度和入口气流流速的增大而明显增强；单分散入口条件下，凝并强度随入口粒径的增大而逐渐减弱；与前人的自由分子凝

6、并概率模型和湍流凝并概率模型的计算结果的对比表明，本文建立的凝并概率模型能更加合理的描述风管流场中细颗粒物之间的凝并过程。4.布朗扩散作用和湍流凝并作用造成的自然凝并，一般作用于亚微米颗粒，对于微米级颗粒，影响不大；当入口风速达到7.80m/s时，观测到管内明显的颗粒尺度分布变化；扰动装置的开启，会进一步加剧管内颗粒之间的凝并。关键词：空调管路；细颗粒物；形貌特征；凝并；数值分析；90°弯管。IAbstractAbstractInrecentyears,thefineparticulatematterhasbecomeoneofthemostimportantpollutan

7、tsthatthreattohumanhealth.Itisdifficulttomakeamajorbreakthroughongastreatmentworkforfineparticulatematter,thetraditionalairconditioningsystempurificationefficiencyoffineparticulatematterisnothighalthoughitisasanimportantinfrastructuretocreateahealthyindo