廚房油煙顆粒物運動和分布的數(shù)值模擬.pdf

1、據(jù)世界衛(wèi)生組織研究顯示,空氣污染是危害健康的最重要環(huán)境因素之一。流行病學研究認為,在目前公認的各種大氣污染物中,顆粒物與人群健康聯(lián)系最為密切。僅2000年,歐盟25個國家中有300萬人因空氣中過多的顆粒物污染而喪命,28萬未成年人死亡,8萬人入院治療。顆粒污染對人體健康的危害遠遠超過其他污染物,成為大氣污染物中數(shù)量最大、成分復雜、性質(zhì)多樣、危害較大的一種。粒徑小于1μm的可吸入顆粒物可隨人的呼吸沉積肺部,甚至可以進入肺泡、血液?？晌腩w

2、粒物還具有較強的吸附能力,是多種污染物的“載體”和“催化劑”,有時能成為多種污染物的集合體,是導致各種疾病的罪魁禍首。就室內(nèi)顆粒物而言,美國環(huán)保署的室內(nèi)顆粒物暴露評估的研究中指出,烹飪產(chǎn)生的顆粒(油煙顆粒)是室內(nèi)第二大顆粒源。油煙成分極為復雜,其組成多達300多種,包含多種致癌物質(zhì),如PAHs。而這些油煙受各種條件影響會產(chǎn)生超細顆粒物,越細小的顆粒物對人體危害越大。這些顆粒物在肺泡上沉積下來,損傷肺泡和粘膜,引起肺組織的慢性纖維化,導致

3、肺心病,加重哮喘病,引起慢性鼻咽炎、慢性支氣管炎等一系列病變,嚴重的可危及生命。鑒于可吸人顆粒物對人體健康造成的巨大危害,加強室內(nèi)顆粒物特別是可吸入顆粒物的數(shù)值模擬研究,如其擴散和凝并機理的研究等,對控制顆粒物污染,都將提供有益和直接的幫助。
　　 本文在對國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀了解的基礎(chǔ)上,對顆粒系統(tǒng)通用動力學方程的數(shù)值求解方法作歸納總結(jié)。之后描述了顆粒成核、濃縮和凝并的動力學機理的數(shù)學模型,并利用三階矩方法較詳細地推導了顆粒凝并

4、機理的矩動力學方程(MDEs)。三階矩方法是一種求解顆粒一般動力學方程的近似方法。通過假定顆粒數(shù)濃度關(guān)于顆粒尺寸分布滿足對數(shù)正態(tài)分布,將原來的數(shù)量平衡方程轉(zhuǎn)化為三個矩動力學方程。通過求解這三個方程,得到顆粒的數(shù)濃度、平均體積、體積分數(shù)和體積標準差,從而描述顆粒的空間分布特性。
　　 本文針對民用燃氣灶利用CFD軟件中的組分輸運模型來模擬燃燒,借助多相流模型中的Mixture模型來模擬顆粒物的運動特性,重點關(guān)注廚房油煙顆粒物和燃燒