室内双污染源同步与非同步作用时浓度分布特性研究

摘要

进入21世纪以来，我国工业化水平快速发展，工业品类日趋完善，覆盖各个行业，与此同时环境污染问题也日益严重，特别是工业建筑室内污染问题严重危害工作人员的身体健康，也影响产品的质量。此外，随着人民生活水平的提高，民用建筑室内的空气品质也受到广泛关注，室内污染物的控制也必须达到人们可接受的标准。因此，研究室内污染物分布规律将为改善室内空气质量提供相关依据，目前针对室内污染物控制过程、污染物散发规律、室内污染物浓度预测和污染物浓度分布研究多针对单一的污染源。然而实际当中不论是工业建筑还是民用建筑内，空间内污染源通常是多个存在的，因此对室内多污染源作用时的浓度分布进行进一步的精细化研究可以为改善室内空气品质奠定一定的基础。
　　本文从基础研究出发，针对室内存在自由散发的双污染源的情况。首先通过实验研究双污染源同步作用时浓度分布特性，结果表明，由于两污染源间的相互影响作用，两源交叉作用域中浓度分布与两侧区域有明显差异，随着高度的升高污染物浓度峰值由污染源正上方逐渐向两污染源作用域靠拢，并出现单峰值。此外，在此交叉域中，污染物浓度随着高度的升高呈现先增后减的规律，因此选取交叉域的中间线作为分析和研究的主要对象。定义两源交叉域中浓度值最大时对应的高度为危险高度，实验结果表明，污染源散发量对危险高度影响不大，但是随着散发量的增大，危险高度处浓度值增大；随着两源间距离增大，危险高度升高，相应浓度值减小。为了进一步探究双污染源同步作用时危险高度的变化规律，利用稳态数值模拟方法，研究污染源散发量、散发速度、两源间距离及污染源高度等因素对危险高度的影响。研究表明，随着污染源散发量的增加使危险高度逐渐下降但降幅很小，其对应的浓度会随着散发量的增大而增大；随着散发速度的增大，危险高度随之升高；随着两源间距离的增大，危险高度不断升高，对应浓度值减小，直至两源间相互影响作用消失；随着污染源高度的升高，室内污染物浓度分布也随之上移，危险高度随之升高。对污染源散发速度、两源间距离、污染源高度三个因素对危险高度的影响采用多元线性回归分析，得到预测危险高度的预测模型，且得出两源间距离的影响作用最为显著。最后，运用非稳态数值模拟的方法研究室内存在非同步自由散发的双污染源时浓度分布情况，分为交替、间歇和重叠三种非同步散发模式进行研究，将空间按高度划分为不同的区域进行浓度监测和分析。研究表明：当污染物累积散发量相同时，随着所需散发时间的减少，室内污染物的残留量逐渐增大；由于污染源散发条件存在周期性变化，室内污染物浓度变化随之产生周期性变化，并且由于散发模式的不同，室内污染物平均浓度变化以及污染物在空间内相同区域内的区域浓度比也不同，重叠模式较交替和间歇模式平均浓度增加约80％，并且使0-4m区域浓度比增大10%；不同散发模式下相同污染物累积散发量时，重叠模式中两源均散发时间段内和同时散发模式时室内污染物残留量是间歇和交替模式的1.6倍，而对于不同区域而言，0-2m、2-4m和4-8m区域中重叠模式时两源均散发时间段和同时散发模式时室内污染物残留量分别约为相同区域中间歇和交替模式的4倍、2.5倍和1.5倍。因此，在通风设计时还应该考虑散发模式不同造成的室内污染物残留量的差别。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状和水平

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文主要研究方法

2双污染源同步作用时浓度分布的实验研究

2.1 实验内容与目标

2.2实验装置

2.3实验测试

2.5双污染源同步作用时浓度分布的实验结果

2.6实验误差分析

2.7本章小结

3 CFD模拟基本理论与数学模型的建立及验证

3.1 CFD模拟基本理论

3.2数学模型的建立

3.3 数值模拟验证

3.4 本章小结

4双污染源同步作用时浓度分布的数值模拟研究

4.1 物理模型的建立及边界条件的设置

4.2 污染源散发量对交叉域浓度分布的影响

4.3 污染源散发速度对交叉域浓度分布的影响

4.4 污染源之间距离对交叉域浓度分布的影响

4.5 污染源高度对交叉域浓度分布的影响

4.6 危险高度影响因素多元线性回归分析

4.7 本章小结

5双污染源非同步作用时浓度分布的数值模拟研究

5.1 非稳态控制方程

5.2 非同步作用模型

5.3 不同散发模型下室内污染物浓度分布特性

5.4 不同散发模式下污染物浓度变化

5.5 污染物累积散发量相同时不同散发模式室内污染物残留量对比

5.6 本章小结

6结论与展望

6.1 研究结论总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献