局部通风作用下阵发性污染物浓度分布规律研究

摘要

在转炉添加钢水、渣车倒料和焦炉作业等工业生产过程中，往往存在不连续释放污染物的污染源，也即阵发性污染源。由于污染源的间歇性释放，其所产生污染物浓度分布是非稳态的，且污染物的产生量也是不稳定的，因此在实践中不好控制。本文在数值模拟计算方法验证的基础上，以一氧化二氮（N2O）为示踪气体，利用Fluent软件研究了在局部排风系统作用下该类污染源所产生非稳态污染物浓度场的变化规律。
　　首先，根据课题组实验，通过对温度场实验与模拟数据的误差分析完成了稳态模拟计算方法的验证，在此基础上，通过对排风系统（局部与全面通风）污染物浓度的误差分析实现了非稳态模拟计算方法的验证。其次，分析了非稳态过程（该过程主要包括散发稳定与衰减阶段）初始流场、排风系统与典型空间点（人员静坐、站立时口鼻高度以及高空作业高度）浓度变化规律，以及散发稳定阶段局部排风系统瞬时捕集效率，且对衰减阶段排风系统浓度变化进行了公式拟合。最后，分析了污染源强度（污染物浓度和气流速度）与局部排风量对非稳态过程排风系统与典型空间点浓度变化的影响。
　　本文工作得到如下主要结论：
　　（1）在散发稳定阶段，排风系统污染物浓度随着时间的变化先增加后趋于稳定，且全面通风系统浓度曲线达到稳定的时间滞后于局部排风系统浓度曲线；在衰减阶段，排风系统污染物浓度呈负指数规律衰减。
　　（2）在非稳态过程中，污染源污染物浓度和气流速度与局部排风量单因素变化时，排风系统污染物浓度曲线变化规律一致。分析结果表明采用一氧化二氮(N2O)为示踪气体研究排风罩捕集特性时，示踪气体的浓度不宜过大；污染源气流速度越大，散发稳定阶段浓度曲线变化越迅速，衰减阶段初期变化越明显，同一时刻浓度值越大，相较而言，污染源气流速度对全面排风系统浓度变化规律的影响较小；在某一时刻，排风系统浓度随着排风量的增大而减小，且局部排风量越大，浓度曲线达到稳定状态的时刻越早，衰减阶段曲线变化越平缓。
　　（3）在散发稳定阶段，污染源气流速度越大，某一时刻空间点污染物浓度越大；随着局部排风量的增加，某一时刻空间点污染物浓度降低。在衰减阶段，随着时间的增加空间点浓度先稳定后降低。

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1. 绪论

1.1课题研究意义、背景及目的

1.2课题研究现状

1.3本课题主要研究内容

2. 稳态与非稳态流场数值计算方法及验证分析

2.1 控制方程

2.2 湍流模型

2.3 稳态流场数值模拟方法验证

2.4 非稳态浓度场数值模拟方法验证

2.5本章小结

3. 非稳态过程参量分布规律

3.1 非稳态过程初始参量分布规律

3.2 非稳态过程污染物浓度变化规律

3.3排风系统瞬时温度变化规律

3.4本章小结

4.非稳态过程散发稳定阶段浓度分布影响因素

4.1污染源污染物浓度对散发稳定阶段浓度分布的影响

4.2 污染源气流速度对散发稳定阶段浓度分布的影响

4.3 局部排风量对散发稳定阶段浓度分布的影响

4.4本章小结

5.非稳态过程衰减阶段浓度场影响因素

5.1 污染源气流速度对衰减阶段浓度分布的影响

5.2 局部排风量对衰减阶段浓度分布的影响

5.3本章小结

6. 结论与展望

6.1主要研究结论

6.2研究展望

致谢

参考文献