空调房间飞沫气溶胶颗粒运动规律研究

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1、空调房间飞沫气溶胶颗粒运动规律研究ResearchonAprayAerosolsMotionLawinAir-conditioningRoom研究生：张亿先指导教师：冯国会教授康智强副教授学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程二O一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文空调房间飞沫气溶胶颗粒运动规律研究作者姓名：张亿先入学年份：2013年9月指导教师：冯国会教授学科专业：供热、供燃气、康智强副教授通风及空调工程申请学位：工学硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2015年1

2、0月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：郭晓朝答辩委员会组成：郭晓朝、刘贵军、李慧星、郝红、李刚、康智强黄凯良论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2015年12月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳

3、建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2016年1月日期：2016年1月硕士研究生学位论文摘要I摘要近年来，世界范围内的雾霾天气导致患呼吸道传染病的人数大大增加，引

4、发了人们对空气品质的关注。呼吸道传染病毒可以依附于人体讲话、咳嗽、打喷嚏等呼吸行为产生的飞沫气溶胶颗粒在空调房间中运动，污染室内空气并对身体健康造成威胁。针对这一问题，本文采用CFD数值模拟方法对人体持续讲话和一次咳嗽产生的飞沫气溶胶颗粒运动轨迹进行研究，掌握气溶胶颗粒的运动规律和分布特性，为控制呼吸道传染病传播寻求空调房间合理的气流组织形式。本文建立的空调房间包括小型办公室和会议室，考虑送风速度、人体位置和气流组织形式对飞沫气溶胶颗粒运动轨迹的影响，对比多种湍流模型的优缺点和适用性，选择RNGk-ε湍流模型对

5、空调房间的温度场和速度场进行模拟。分析飞沫气溶胶颗粒的受力情况，采用欧拉-拉格朗日法建立飞沫气溶胶颗粒运动的数学模型。通过SIMPLE算法求解人体持续讲话产生的飞沫气溶胶颗粒的稳态过程，通过PISO算法求解人体咳嗽产生飞沫气溶胶颗粒的非稳态过程。利用速度矢量图、温度云图、不均匀系数、能量利用效率、排污效率、飞沫气溶胶颗粒数量和浓度对不同工况的模拟结果进行对比分析。通过对比不同工况的模拟结果表明：随着送风速度由2m/s增大到4m/s，在贴附射流速度快速衰减阶段，贴附射流上部速度衰减幅度是射流中心的2.6倍，是射流

6、下部的4.8倍。在贴附射流缓慢衰减阶段，贴附射流上部单位贴附长度的时间衰减幅度是射流中心的3.6倍，是射流下部的9.0倍。小型办公室上侧送-同侧上回气流组织形式的送风速度每增大1m/s，飞沫气溶胶颗粒运动时间减少约6.35%，运动路程减少约10.58%。飞沫气溶胶颗粒初速度方向和回风口位置影响颗粒运动轨迹。使人体产生飞沫气溶胶颗粒的方向接近室内气流流动方向，并且在污染源附近安装回风口，可以有效控制病毒的传播。在会议室上部两侧送-上回，上送上回两种气流组织形式中，静坐在会议桌中间位置靠近窗户一侧的暴露人员容易感染

7、病毒，地板式下送上回气流组织形式中，静坐在会议桌靠近污染源同时靠近窗户一侧的暴露人员容易感染病毒。置换式下送上回和地板式下送上回气流组织形式排出飞沫气溶胶颗粒能力强。综上结果，合理的增大送风速度，在污染源附近局部排风或者布置回风口，采用下送上回气流组织形式，即置换式下送上回或地板式下送上回，均可以有效控制呼吸道传染病的传播，为人们提供一个健康舒适的室内环境。关键词：飞沫气溶胶颗粒；贴附射流；气流组织；数值模拟；呼吸道传染病II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractInre

8、centyears,thenumberofpeoplesufferingfromrespiratoryinfectiousdiseasesisincreasedbyworldwidehazeweather,whichcausestheattentionofpeopletotheairquality.Withthesprayaerosolsproducedbypeoplespeaking