大型室内场所的通风结构优化与病毒扩散规律

大型室内场所中的人员密集,且内部空气流场复杂,研究以气溶胶为载体的病毒在大型封闭空间中的扩散规律,对预防传染病毒的传播具有重要意义。以2020年武汉抗疫期间由某体育场临时改装的方舱医院为研究对象,利用数值模拟的方法分析方舱中的空气流场,同时采用DPM模型(离散相颗粒模型)模拟了带有病毒的气溶胶颗粒在方舱中分布和扩散情况,并研究了自然通风、强制通风、风道配风和底部抽吸对颗粒分布的影响。数值模拟结果表明:在风道配风及底部抽吸的情况下,气溶胶扩散得到了有效抑制,且风道配风的风压为50 Pa时,具有最佳的病毒气溶胶排出效果。     

福岛事故后放射性气溶胶理化模型的进展

2011年的福岛核事故导致大量放射性气溶胶进入了大气环境,事故等级达到国际核事件分级表的最高级7。为了追踪放射性物质的释放、扩散、沉积和与实际测量进行比较,多种数学模型被用于获取气溶胶的理化特性和动力学行为。文章综述了事故后放射性气溶胶理化模型的研究进展,包括气溶胶源项模型、输运模型、粒子沉积模型、电荷变化模型和人体可吸入颗粒模型等,涉及到气溶胶颗粒的形成、凝并、沉降与再悬浮等理化行为机理。模型的分析结果表明,福岛核事故释放的放射性气溶胶的粒子尺寸、活度、化学组成、电荷变化、滞留时间等理化性质依赖于形成模态而非常善变。     

中国严寒地区住宅建筑室内细菌气溶胶污染特征及传播规律

实测严寒地区住宅建筑细菌气溶胶组分及来源,并结合微生物生长繁殖衰亡模型和数值模拟技术开展细菌气溶胶传播特性研究.结果表明,中国严寒地区住宅建筑室内的主要优势菌群为拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）.而细菌的来源分析显示,其主要来源为粪便、土壤、极端环境、植物、水源和腐败有机物等.由于冬季人员室内活动时间较长,其中粪便来源占比偏高.细菌在室内的传播规律研究表明,在室内环境中细菌气溶胶的浓度分布与房间的结构、湍流形式和粒子重力场有关.随着房间高度的降低,室内流场越复杂.模拟分析表明室内90％的细菌气溶胶颗粒在50s内逃逸出,且随着房间高度的降低细菌气溶胶浓度逐渐降低而范围更广.室内通风有阻碍细菌气溶胶在室内积聚,稀释污染浓度的作用.     

通风空调环境中微生物气溶胶污染及其防治

针对国内外通风空调环境中微生物气溶胶污染,介绍了通风空调环境中微生物的来源、传播途径、危害特性、生物特性、微生物气溶胶的受力特性、生物颗粒悬浮模型。并提出一种健康空调系统的构建,主要包括:通风空调系统形式选择、微生物监测和检测、微生物控制与消除、应急处理和事后评价。最后提出了未来需要进一步研究的问题,为健康室内环境的构建和提高建筑内部环境安全性提供参考依据。     

雾霾天气颗粒污染物的特性及吸收气态污染物过程的分析

随着雾霾天气空气污染问题的日益突出,消除气候灾害,净化空气,引起了人们的关注.文章讨论了雾霾天气形成的条件、颗粒污染物的物化及运动特性,建立了气态污染物SO2在气溶胶颗粒内外流场扩散传质的数学物理模型;基于有限体积法数值分析了在雾霾天气由气溶胶颗粒物及气态污染物组成的大气系统中,气溶胶颗粒吸收气态污染物的过程.计算结果给出了气态污染物在气溶胶颗粒内部的富集度和传质饱和时间;讨论了随时间发展气溶胶颗粒内部SO2污染物浓度沿径向的分布情况,为发展有效的大气污染控制措施提供理论依据.     

山西地区气溶胶垂直分布特征与光学特性的飞机观测研究

利用2013年8月,以Y-12飞机为空中观测平台,搭载PCASP、SMPS、AMS、CCN200、TSI-3563型积分浊度仪和美国MAAP-5012型多角度吸收光度计等多种气溶胶观测仪器,首次对黄土高原大气气溶胶特性开展联合观测的资料,对大气气溶胶粒度,散射和颗粒吸收特性进行了分析,研究了区域气溶胶的空间分布及理化特征.结果表明黄土高原特殊地形区域气溶胶的微物理特性较稳定,但随探测时气象条件的变化,散射系数仍然出现波动;区域气溶胶中以细粒子为主;三个波长散射系数变化趋势非常一致,可以认为探测过程中气溶胶的微物理特性基本不变,而仅仅是浓度在改变;散射系数的变化趋势与体积浓度的变化趋势基本一致;其高值区与大气高湿区的正相关性比较明显;四次探测过程中小尺度粒径的气溶胶粒子为优势粒子;后向轨迹分析可知研究区域大部分气溶胶粒子都来源于高空,由蒙古、内蒙、甘肃、陕西等地远距离输送而来.     

城市污水处理厂生成的微生物气溶胶的污染特性

为探明城市污水厂生成的微生物气溶胶的污染特性,于2011年6～7月利用Andersen六级撞击式采样器对西安市第三污水处理厂不同污水处理单元的微生物气溶胶进行现场采样,利用平皿培养和菌落计数法检测分析了细菌、真菌和放线菌这3类微生物气溶胶的浓度、粒径分布和中值直径.结果表明,污水处理厂污泥脱水车间的细菌和放线菌气溶胶浓度最高,分别为7 866 CFU.m-3±960 CFU.m-3和2 139 CFU.m-3±227 CFU.m-3,而真菌气溶胶浓度最高出现在氧化沟,为2 156 CFU.m-3±119 CFU.m-3.细菌、真菌和放线菌气溶胶粒径分布均呈偏态型,其中细菌和真菌的粒径分布峰值出现在2.1～3.3μm范围,而放线菌气溶胶粒径分布峰值出现在1.1～2.1μm范围.总体上,污水厂中细菌气溶胶中值直径>真菌气溶胶中值直径>放线菌气溶胶中值直径.另外,微生物气溶胶的空间变化特征表现为粒径大的微生物气溶胶浓度减少率大.3类微生物气溶胶浓度减少率的变化程度从大到小依次为细菌>真菌>放线菌.     

某戈壁区域地表气溶胶粒度特性研究

为了对进入某戈壁区域的人员内照射剂量计算提供充足有效的数据,深入研究该地区的气溶胶粒度特性具有重要意义。使用大流量采样器采集粒径10μm的气溶胶,再由γ谱仪测量核素活度;使用电子低压碰撞器(ELPI)测量气溶胶粒径分布。结果表明:扰动状态下的再悬浮系数比自然状态下的高约3个数量级;自然状态下气溶胶数量中位直径(CMAD)介于0.066～0.158μm之间,质量中位直径(MMAD)介于0.315～10.846μm之间;扰动状态下,气溶胶数量中位直径介于0.051～0.089μm之间,质量中位直径介于15.730～17.422μm之间。     

基于MODIS气溶胶光学厚度与气象要素的苏锡常地区PM2.5地面浓度分布研究

基于GIS技术和岭回归分析方法,采用苏锡常地区的MODIS高分辨率气溶胶光学厚度资料、PM_(2.5)浓度观测资料和苏锡常及周边地区的气象观测资料,构建了基于气溶胶光学厚度和气象要素的PM_(2.5)地面浓度分布估算模型,模拟了2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布状况,并将此模型与气象要素多元回归模型、气溶胶光学厚度直接回归模型进行比较.结果表明:该模型将遥感观测资料与地面气象观测资料相结合,能够有效地模拟PM_(2.5)的空间分布状况;2013年春季苏锡常地区PM_(2.5)的空间分布具有整体上西北高、东南低,中心城区高、城郊区低的趋势,局部高浓度区域可能与工业生产、交通等人为因素有关;该模型能够在保持较高精度的前提下,有效地突出局部地区的变化特征,体现出更强的空间分异性,对于研究PM_(2.5)的空间分布规律具有一定的实际应用价值.     

喷泉产生的细菌气溶胶空间分布特性

为阐明喷泉产生的细菌气溶胶空间分布特性,利用大肠杆菌NK5449作为试验菌株,通过喷泉喷洒试验,使用安德森六级空气采样器采集喷泉周围空间的细菌气溶胶,研究各级细菌气溶胶的浓度和粒径分布特征和变化规律,并分析其与液滴直径的相关性.结果表明,在高度0.75~1.75 m,距离喷头0.5~3 m的范围内,细菌气溶胶总浓度在(38±15)~(676±92)CFU·m-3之间,并随着高度的增加和与喷头之间水平距离的增大而逐渐降低,且与液滴直径呈显著负相关(P0.05);随着与喷头水平距离的增大,粒径大于4.7μm的细菌气溶胶粒子所占比例出现先降后升的变化趋势;而粒径在2.1~4.7μm之间的粒子所占比例则是先升后降.与喷头水平距离0.5 m以外的各点,细菌气溶胶粒子的粒径大都集中在1.1~4.7μm范围内.距离喷泉较远处的人吸入小粒径细菌气溶胶的风险不容忽视.     

室外空气污染对室内空气质量的影响研究

利用数值模拟方法,研究了单个建筑物外存在点污染源时室外空气污染对室内空气质量的影响.首先利用点污染源时单个建筑物周围污染物扩散的风洞实验验证了计算模型和方法的正确性,再利用自然通风的风洞实验,计算了不同污染源位置和建筑物进风口时的室内外速度场和污染物浓度场.结果表明:速度场的计算结果与风洞实验结果基本吻合,无量纲通风量的计算值略小于实验值;建筑物迎风面回流区上方的气流进入室内;当点污染源位于建筑物前的距离和建筑物高度之比约等于1时,污染源在地面处的室内污染物浓度要小于源在建筑物高度一半处的;建筑物进风口的挡风板对室内污染物浓度的影响不大;根据壁面上污染物浓度的分布来改变进风口位置,是减少室内空气受室外污染影响的有效方法.      

污染源位置对气体污染物影响的数值模拟

在自然通风、置换通风和单侧送侧回式通风3种方式下,通过改变污染源位置,运用CFD软件模拟研究了办公室内苯污染物的浓度分布规律,比较得出最佳通风方式下的最合理污染源位置。结果表明,3种通风方式下污染源放置的最合理位置是点3;苯污染源处于位置3时,3种通风方式中自然通风各平面苯污染物平均浓度普遍相对最高,而单侧送侧回方式的相对最低,置换通风居于二者之间。最终确定单侧送侧回通风方式下污染源处于位置3时为最佳物理模型,在该模型下办公室内通风效果最好,能够有效地排出室内气体污染物。因此,不同污染源位置对办公室内空气品质的影响不同。     

建筑室内人员污染暴露量及其特征性分析

合理确定室内人员的污染暴露量是有效改善室内空气品质的重要前提。文章结合吸入率概念和人体呼吸模型给出了室内人员污染暴露量计算模型,并以二氧化碳指标和挥发性有机化合物指标为研究对象,分析了在不同通风模式、新风量大小和污染源强度下室内人员污染暴露量的特性。研究结果表明,置换通风条件下的人员污染暴露量要低于混合通风条件下的相应结果,且在置换通风条件下站姿的污染暴露量要高于坐姿的对应结果,而在混合通风条件下情况相反;同时,新风量增大可以降低人员污染暴露量,但其有效程度存在临界点,即存在最优的新风量大小;此外,人员污染暴露量会因污染源强度的提高而增大,但其随污染源强度变化的跟随性会由于通风模式的不同而存在显著差异。     

基于激光烧结升温特性分析的月壤原位成型技术研究

目的分析利用激光烧结技术实施月壤原位成型的特点及方案,为月壤原位成型工程化设计和分析提供借鉴。方法基于国内外月壤原位成型技术路径,对比分析激光烧结成型技术方案的优势。通过激光照射条件下多层月壤颗粒升温模型,分析加热温度随激光器输出功率、月壤粒径、聚焦光斑直径及激光扫描速度的变化规律。基于“纪念碑”成型任务,提出一种基于封闭烧结腔和补给移动机构的激光烧结方案。结果激光烧结成型技术方案的优势是成型体性能及精度较高,无需添加辅料,非接触式,便于操作和控制,能耗及体积可接受。月壤颗粒能达到的温度取决于能够接受到的辐射能量,无论是提升激光器输出功率,还是缩小光斑直径,都能提升颗粒接受到的辐射能量密度。降低扫描速度,则颗粒接收辐射能量的时间增长,而月壤颗粒粒径变小,由于颗粒质量与粒径是三次方的关系,也能够提高单个颗粒接收到的辐照能量。激光烧结成型系统由控制装置、激光光源、补给装置、移动装置及电源组成,基于初步的分析计算,建议的系统耗能约为300 W,光斑直径为50μm,成型效率约为38 g/h。结论基于激光烧结技术路径的月壤原位成型技术具有一定的优势,建议采用低功率、小光斑、低扫描速度的技术策略,初步估算的技术指标具有工程可实现性。     

通风、过氧乙酸和臭氧氧化降低室内空气微生物

为了防止室内空气微生物导致的传染病发生 ,对某校园室内的空气进行通风、过氧乙酸和臭氧灭菌降低微生物的实验研究结果表明 ,通风可以有效地降低室内微生物的浓度 ,是最为经济和易行的措施 ;过氧乙酸灭菌效果好 ,持续时间较长 ,可在不易实施通风情况下采用过氧乙酸灭菌 ;臭氧具有迅速杀菌的效果 ,使用时要与人保持一定距离 ,最好超出 1m。本研究为合理实施改善室内空气卫生环境提供了参考数据 ,3种降低室内空气微生物的方法各有其效和特点 ,使用时应根据具体情况选定     

自然通风对办公室内气溶胶的影响

办公室间歇开窗自然通风可降低空内颗粒物和微生物的浓度，用ＴＳＩ公司的气溶胶自动分析仪和ＦＡ－１型空气微生物采样器对样品测定结果表明，上午９：００室外大气颗粒物浓度高于室内，不宜开窗；１０：３０左右，室内颗粒物浓度增高，开窗自然通风效果好。     

室内时变流场中多机器人源定位方法实验与数值验证

为了快速和准确定位室内时变流场中的污染源,提出了一种综合的多机器人源定位方法(URPSO),并综合利用机器人实验和数值实验来验证该方法的有效性.首先,在风扇左右周期性摆动的实验环境中,利用3台机器人开展了15组独立性实验,其中14组实验成功定位源,成功率达到93.3％,说明URPSO方法在室内时变流场中具有强鲁棒性.其...     

高炉出铁场高温烟尘扩散与捕集特性模拟

高炉出铁场在出铁过程中产生的高温烟尘污染范围广、时间长、阵发性强。高温铁水上方的气流运动为热羽流,受通风气流影响极大,现有除尘罩设计方法无法有效解决高温烟尘的污染问题。针对我国中小型高炉出铁场厂房形式及出铁特点,建立了出铁场厂房内的两相流动模型及高温烟尘扩散与捕集过程的数值模拟方法。模拟发现,高炉前方的气流上升速度先增加后减小,形成了典型的受限空间热羽流。由于出铁口除尘罩与高炉间存在间隙,在抽吸作用下,底部气流在高炉壁面产生向上的高速气流,使除尘罩对高炉间的气流不具有捕集作用。因屋顶通风量较自然通风少2/3,在仅设屋顶通风除尘时,带走的热量减少,使厂房内温度整体偏高。加设出铁口除尘罩后,厂房整体温度明显降低。出铁口除尘罩对颗粒物的整体捕集率可以达到89.66%,但主沟前方颗粒物大量逃逸,捕集率仅为47.71%,铁水沟后方释放的颗粒物距除尘罩较远,捕集率为86.34%,造成的污染范围较大,是目前出铁场作业环境质量不达标的主要原因。