会议室内飞沫气溶胶分布特征的数值模拟

目的分析会议室内不同气流组织对人持续说话产生的飞沫气溶胶运动轨迹的影响,模拟飞沫气溶胶在会议室内的分布特征,确定最佳的气流组织方式.方法采用CFD数值模拟方法,选择RNG k-ε湍流模型计算空调房间的温度场和速度场,分析飞沫气溶胶颗粒的受力情况,采用拉格朗日法建立飞沫气溶胶颗粒运动的数学模型,模拟空调房间会议室内同侧上送上回、同侧上送下回、对侧上送下回3种混合通风和置换通风对飞沫气溶胶的运动轨迹.结果飞沫气溶胶运动轨迹显示飞沫气溶胶在置换通风停留时间和运动距离最短.3种混合通风气流组织相比,同侧上送上回的气流组织中飞沫气溶胶运动时间112 s和运动路程11.1 m最短,同侧上送下回次之,对侧上送下回最长.结论 3种混合通风中,同侧上送上回更容易避免飞沫气溶胶在室内传播,是最佳的混合通风气流组织方式.置换通风相比于混合通风更易减小人员之间受感染的可能性,是最佳的气流组织方式.     

室内颗粒浓度影响因素的集总模型分析

为控制室内空气品质,研究了不同因素对室内颗粒浓度的影响规律,建立了基于质量平衡的室内颗粒集总参数模型。通过数值计算,分析了空调通风系统开启、关闭两种时段下,室外渗风量、回风量、新风量、穿透率、沉降率以及二次悬浮率等因素分别单独变化10%时,室内颗粒浓度的变化;比较了各因素对室内颗粒浓度的影响程度。结果表明:关闭空调通风系统时,沉降率对室内颗粒浓度的影响最大;开启空调通风系统时,回风量对室内颗粒浓度的影响最大。该结果对评测和控制室内空气品质有意义。     

人员移动对患者呼出病毒颗粒传播影响的数值研究

许多呼吸道传染病(如新型冠状病毒肺炎)同时具有飞沫传播和气溶胶传播的特点,人员移动会影响病毒颗粒的传播路径。该文使用具有真实人体形状的三维数值模型,采用计算流体动力学(CFD)方法研究了人员移动对患者呼出病毒颗粒传播的影响,分析了气流、气压和颗粒扩散的瞬态变化特性,并通过实验数据进行了对比验证。结果表明：在通风不良的室内,移动者以1 m/s从坐姿患者身旁经过时,尾流速度峰值可达1.6～2.0 m/s,横向距离0.10、 0.25、 0.55 m外的气流速度峰值分别达到0.53、 0.22、 0.13 m/s,室内气流波动持续时间可能超过10 s;附近区域气流速度呈现双峰特点;移动导致的局部气压差(0.49 Pa)引起卷吸气流,促使病毒颗粒被带入移动者尾流,并减缓了重力主导的近距离沉降,导致超过50%的病毒颗粒沉积在移动者表面或扩散到远处。据此建议在疫情流行地区采取减少跨区域走动、佩戴口罩、个性化通风等措施。     

室内3种送风方式下人体气溶胶颗粒数值模拟

目的探讨空调房间不同气流组织形式下,人体持续说话散发气溶胶颗粒污染物的运动分布规律,探求空调房间合理的气流组织形式.方法运用CFD—fluent6.2模拟软件对空调房间上送下回、顶送下回及下送顶回3种送风方式进行模拟研究.分析不同送风方式下人体散发气溶胶颗粒的质量浓度分布及传播距离,房间换气次数对气溶胶污染物的质量浓度影响.结果顶送下回送风方式5次/h换气时气溶胶颗粒运动距离为1.5 m,而10次/h换气时气溶胶颗粒运动距离为1.0 m.结论相同换气次数下,顶送下回送风方式室内空气质量较佳.随着换气次数的增加,室内同一位置污染质量浓度降低,颗粒物传播范围减小.对于顶送下回送风方式增大换气次数不能降低人体感染风险.     

高大空间建筑室内热环境特性数值分析

通过简化高大空间建筑边界条件,采用标准k-ε湍流模型,利用CFD方法数值分析了其室内热环境特性,并对空调气流组织进行模拟。给出了两种方案对高大空间室内热环境的影响。结果表明:(1)初始方案中高大空间建筑气流组织较差,地板温度较高。(2)优化方案中回风口设在两侧墙壁上,在送风口下方,温度场分布合理,满足热舒适要求。     

基于CFD的洁净手术室速度场的数值模拟

合理的气流组织是医院洁净手术室空调系统设计的重要内容。文章以RNGK-ε湍流双方程模型为基础,采用CFD技术,建立了相应的物理和数学模型,对上送——相对单侧墙底部回风洁净手术室内速度场进行了数值模拟,得到了洁净手术室内工作面三维速度场与二维流场的分布。     

普通病房飞沫污染物传播特性与评价

空调病房良好的气流组织能快速地排除室内病人产生的飞沫污染物,从而减小医护及陪护等健康人员的感染风险.通过文献分析给出人体呼吸活动产生飞沫的粒径、数目、速度和温度等基础数据,利用Fluent软件建立普通病房物理模型与飞沫污染物蒸发扩散模型,借助Fluent软件的开放接口UDF(用户自定义函数),编写描述病人呼吸与咳嗽产生飞沫的非稳态速度分布的UDF程序作为速度输入条件,模拟了普通病房在上送上回、贴附射流和上送下回3种典型的气流组织形式下,人体飞沫污染物的传播特性.模拟结果发现,3种气流组织病房中,粒径为0.1～3μm的飞沫在病人与健康人员呼吸区域个数浓度均最大,上送下回气流组织形式病房内健康人员呼气区域的飞沫个数浓度比上送上回低40％,比贴附射流组织形式低近70％,且通风效率更高、排除飞沫污染物的效果更好,建议普通病房采用上送下回气流组织形式以降低室内人员的交叉感染风险.     

非球形气溶胶对光波传输特性的影响

为分析非球形气溶胶对光波传输特性的影响,依据非球形气溶胶相函数的变化特征,提出了相函数分段加权采样方案,改进了Monte Carlo模型中散射角抽样方法,并验证了其有效性。采用T矩阵法模拟了非球形气溶胶散射特性,讨论了0.55μm光波透过率、反射率随气溶胶形状、传播距离的变化规律,将结果与H-G相函数抽样方案的模拟结果进行了比较。结果表明,相函数分段加权采样方案可显著减小散射角抽样误差与相函数抽样偏差;粒子形状对透过率与反射率影响显著,且传播距离越长,影响越大,形状对反射率影响强于透射率;与H-G相函数抽样方案模拟结果相比,本模型模拟的光波透过率偏大,反射率偏小。     

基于室内空气稳定性的污染物侧送风数值模拟

在室内空气稳定性的概念和判断依据基础上,对其进行数学验证,根据环境温度垂直递减率的正负将其分为稳定型、中性稳定型和不稳定型.建立不同温度梯度下的数学、物理模型.并利用计算流体动力学(CFD)软件对NH3等污染物侧送风条件下,在室内传播的特性进行模拟,得出不同稳定性条件下污染物扩散的规律.在对污染物下进上出的通风方式的研...     

矿井通风困难时期通风优化方案研究

针对陕煤澄合矿业有限公司二矿分公司矿井三水平延伸工程遇到的通风系统通风困难时期状况,文中在分析了矿井通风阻力分布特征和主要通风机性能特性的基础上,结合矿井三水平延伸工程即将完成主皮带斜井工程的情况,提出改善通风系统困难状况的2种方案,一是在东、西风井安装主通风机,进行双风机并联通风,二是利用主皮带斜井为回风井,其余井筒做进风井通风.经过分析发现,采用双风机并联通风存在有通风网络公共风路风阻大小与待选通风机风压之间存在相关性关系,澄合二矿风机并联工作不满足这一关系.经过通风网络解算,验证得出主皮带斜井回风可以改善通风系统困难状况,从而确定了这一较好方案,现场工程验证了所选择通风方案能够满足矿井安全生产要求.     

空调建筑室内颗粒物浓度变化特征分析

为控制室内PM10的质量浓度,基于质量平衡方程建立了室内可吸入颗粒数学模型并对其进行简化;推导出空调通风系统在开启、关闭两种时段下室内PM10浓度瞬时式。通过数值计算,分析了初始PM10浓度、室外PM10浓度、渗风量、新风比、过滤器效率等因素对室内PM10浓度变化的影响。计算结果表明:提高集中空调系统的各级过滤器效率,有助于改善室内颗粒物污染状况。     

通风效率在通风量计算中的应用

论述了室内空气品质的基本控制方法，分析了通风效率、室内污染源分布对工作区空气品质的影响，推出了两层分布模型中工作区污染物浓度或通风量的计算公式，并分析了采用实验方法确定房间通风效率的理论依据。     

湿热地区复廊式住院楼天井空间自然通风模拟及设计研究

我国湿热地区气候特殊,医院通过空调系统进行通风导致其运行能耗巨大。医院住院部的大部分公共空间在合理分类和布局的情况下,可以并且有必要通过自然通风的手段和方法来满足使用者的热舒适要求,改善建筑内部空气质量,同时有效节能降耗。天井是湿热地区建筑常见的气候适应空间,文中以我国湿热地区代表性城市广州（23.1°N,113.3°E）作为研究地点,以复廊式住院楼为研究对象,通过设计医院住院楼模型的CFD模拟实验、分析湿热地区全年适宜自然通风的时段,探究天井空间的设计要素对复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能的影响。结果表明：医院复廊式住院楼设计中,相较与无天井布局,天井空间可以有效改善复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能;通过设置合理的天井的平面形式、位置和高度,可以使医院复廊式住院楼各层护理单元公共空间获得满足人体舒适的自然通风;合理设置住院楼建筑首层的进风口位置,可增大全年自然通风潜力,以广州地区为例,该区域除南向外,东南、东北和北向都有较高频率的自然风,因此,除在建筑首层南向外,还宜在东南、东北和北向设置部分进风口,以增大全年自然通风潜力。     

送风量影响外源颗粒物室内扩散试验研究

为了研究送风量对外源颗粒物室内扩散的影响规律,在7.6 m×5.6 m×4.6 m(长×宽×高)的试验空间内,使用旋流施放装置向送风管道内施放示踪剂、控制送风量和采用立体多时段采样化学分析法,对不同送风条件下外源颗粒物室内扩散进行了试验研究。结果表明,外源有害颗粒物通过通风管路进入室内,送风量对外源颗粒物室内扩散有明显的影响,随送风量增大,室内悬浮颗粒物浓度相对均方差减小,平均浓度、危害面积以及危害体积呈现先增大后趋于稳定的趋势;颗粒物污染事故发生后,为减轻受影响建筑室内的危害程度,及时关闭送风是有效处置措施之一。     

辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.     

采暖季室内外细颗粒物关系的关键影响因素分析

于2014 年2-3 月和11-12 月对室内外环境中细颗粒物进行采集和分析, 研究通风条件、大气污染水平以及温、湿度等因素对细颗粒物室内外关系的影响。研究表明, 通风条件和大气污染水平是影响细颗粒物室内外关系的重要因素, 对细颗粒物的 I/O、室内外相关系数、细颗粒物的渗透因子以及大气细颗粒物对室内的贡献率均有影响, 通风条件越好, I/O 越高, 室内外相关系数和室外贡献率也越大; 随着大气细颗粒物浓度的升高, 细颗粒物 I/O 比值有升高的趋势, 且其波动范围逐渐减小, 室内外细颗粒物之间的相关性逐渐增强, 室外贡献率逐渐增大, 但增速逐渐减缓。温、湿度均对细颗粒物室内外关系的影响较小。     

郑州市新装修房室内空气中甲醛污染状况分析

对郑州市150户新装修住宅室内空气进行现场实测和入户调查,结果表明,室内甲醛浓度超标率94.7%,平均甲醛质量浓度为0.94 mg/m3,超标8.4倍.经统计分析,室内空气甲醛浓度与装修材质、装修程度、通风状况、室内温度以及装修后时间有密切关系.郑州市新装修住宅室内空气中甲醛污染已严重威胁到人体健康,值得高度重视.     

非单向流洁净室换气次数的计算方法

为减少洁净室能耗,提出了理论计算此类洁净室换气次数的新数学模型,新模型基于室内空气颗粒物输送的模拟流程,室内气溶胶浓度计算考虑了换气次数、室内颗粒物散发量、过滤器效率、新风比和室外气溶胶浓度等多个参数．将新的数学模型与以往的数学模型进行了对比,新的数学模型考虑了更多的环境参数和变量的影响,这使得新的数学模型计算得出的换气次数更合理、更精确．采用敏感性分析的方法,评价了各个变量对洁净室洁净度的影响大小．研究结果表明计算室内气溶胶浓度时考虑更全面的参数变量可以把洁净室的换气次数降到最小并满足洁净室要求,从而有效降低洁净室的能耗．     

利用单颗粒气溶胶质谱仪研究南黄海气溶胶的变化特征

2012年11月在南黄海首次使用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)采集和分析两个平行航测断面上的气溶胶,以研究不同气团影响下海洋气溶胶的理化特征。断面1受从海到陆的海风及海洋气团影响,断面2则受从陆到海的陆风及陆地气团影响。结果表明,断面2的气溶胶颗粒数约为断面1的3.5倍,主要由陆地气团传输导致,其次是断面2的高风速影响。主要组分为SO_4~(2-),NO_3~-,NH_4~+,OC和EC气溶胶的颗粒数在断面1和2(断面2除NO_3~-外)上分别逐渐减少58%~74%和34%~53%,在断面1的减少量高于断面2。断面1和2上含量最高的分别是海盐气溶胶(30%)和二次气溶胶(42%)。二次气溶胶和其他人为源气溶胶(包括生物质燃烧、Soot-like气溶胶和含铅气溶胶)对两个断面的贡献显著,因此人为源对南黄海气溶胶的贡献不容忽视。