中文摘要：

本项目从焊接气溶胶特性出发，探讨焊接气溶胶发生源物理模型和焊接气溶胶扩散物理模型、数学模型的构建；采用数值模拟，辅以试验测试的方法，从理论和试验上研究焊接气溶胶扩散的基本规律，影响因素和预测及控制方法。这在国内外是首次尝试，对于合理设计低尘低害焊接材料，提高焊接烟尘环境整体防护的合理性、经济性，发展有效的控制技术，正确评估和控制焊接对人及环境的影响，实施清洁化焊接技术，实现可持续发展，具有重要意义。

结论摘要：

为了改善焊接生产环境，控制焊接气溶胶对人体的危害，需要深入了解焊接气溶胶的扩散规律并实现有效的控制。本项目基于焊接气溶胶基本特性，引入计算流体力学中湍流扩散理论，选用不可压缩流体的Navier-Stokes方程及两方程模式，建立了焊接气溶胶扩散的三维湍流场模型；并通过分析发尘量与焊接参数之间的关系，建立了电弧焊焊接气溶胶喷射速率的数学物理模型，为实现焊接气溶胶扩散数值模拟奠定了基础。方程组采用SIMPLE算法求解，求解结果能较全面的反映焊接气溶胶随时间、空间变化扩散的规律。通过焊接气溶胶浓度现场实测，模拟值与其浓度分布基本吻合。模拟结果显示在焊接生产车间内焊接气溶胶扩散时首先受热浮力作用上升并在顶部聚集，然后在流场作用下延顶壁面扩散，同时部分焊接气溶胶向下沉降。存在多个相邻的焊接源时，焊接气溶胶的扩散会形成叠加，导致部分区域的浓度升高。本项目研究的方法为定量分析焊接气溶胶的扩散规律，以及焊接车间的通风除尘设计提供了有用的工具。