热湿条件对细颗粒物迁移影响至关重要。基于呼吸健康或生产工艺的需求,本项目将研究室内细颗粒物在热湿耦合作用下的迁移规律。首先,运用气溶胶力学理论,流体边界层理论等分析室内非均匀湍流中温度梯度对细颗粒物受力的影响,再通过实验研究热(冷)壁面附近颗粒物数量浓度、粒径分布的特点,得到热源对细颗粒物沉积和分布影响的规律。其次,结合毛细力学等理论,分析细颗粒物与水分间的作用以及液桥力、毛细力等对室内湍流中颗粒物受力的贡献,研究细颗粒物湿凝并或湿团聚引起的运动改变以及沉降行为,并简化颗粒力模型,再通过实验,研究湿度单因素改变时以及热源耦合湿度条件多因素改变时,室内颗粒物沉积、分布的变化规律。基于以上理论和实验研究,建立基于考虑热湿耦合作用的室内细颗粒物分布预测模型。项目对室内空气品质预测、室内细颗粒物污染的有效控制及颗粒物分布测量技术等具有重要理论意义和应用价值。
fine particles;thermophoretic force;hygroscopicity;particulate size distribution;
热湿条件对细颗粒物迁移影响至关重要。基于呼吸健康或生产工艺的需求,本项目研究了室内细颗粒物在热湿耦合作用下的迁移规律。首先,运用气溶胶力学理论,流体边界层理论等分析室内非均匀湍流中温度梯度对细颗粒物受力的影响,计算了代表室内条件下不同壁面温度梯度时细颗粒物热泳力相对曳力、重力、剪切流引起的升力的大小,发现其中热泳力与曳力在同量级但大于曳力,而比重力和剪切流引起的升力分别大1或2个数量级,分析得出温度梯度引起的热泳力可推动亚微米细颗粒物向低温处迁移,但这是一种短程力,只对近壁面处边界层内颗粒的分布产生影响在主流区,扩散效应是主宰因素。其次,结合毛细力学等理论,分析细颗粒物与水分间的作用以及液桥力对室内湍流中颗粒物受力的贡献,研究细颗粒物湿凝并或湿团聚引起的运动改变以及沉降行为,再通过实验,研究湿度单因素改变时室内细颗粒物粒径分布的变化规律,发现室内相对湿度增大到一定值时,能够引起颗粒物的吸湿效应并使得颗粒物粒径增大。基于以上理论和实验研究,建立基于考虑热湿耦合作用的室内细颗粒物运动分布模型。项目对室内空气品质预测、室内细颗粒物污染的有效控制及颗粒物分布测量技术等具有重要理论意义和应用价值。该项目培养了2名研究生,在国际会议和学术期刊上发表了4篇学术论文。