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室内环境中人体行走造成颗粒物二次悬浮的实验及模拟研究

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室内环境中人体行走造成颗粒物二次悬浮的实验及模拟研究

作者：唐佳新浙江工业大学

学位级别：硕士

随着人类在室内活动时间的增加,城市居民有90%左右的时间是待在室内的,所以室内空气质量约来越受到人们的重视。而空气中悬浮的颗粒物是影响室内空气质量的主要因素,现在对大家生活工作影响重大的雾霾主要就是由于空气中的可吸入颗粒物... 详细信息

随着人类在室内活动时间的增加,城市居民有90%左右的时间是待在室内的,所以室内空气质量约来越受到人们的重视。而空气中悬浮的颗粒物是影响室内空气质量的主要因素,现在对大家生活工作影响重大的雾霾主要就是由于空气中的可吸入颗粒物过多而产生的,空气中的颗粒物悬浮在空气中的颗粒物会对人体造成伤害,引起身体的不适。引起这些颗粒物的悬浮的原因有很多,室内人体的活动是引起颗粒物悬浮的关键因素,而普通的人体行走会引起颗粒物的二次悬浮,所以研究室内颗粒物二次悬浮,改善室内空气质量还有很有必要的。本课题主要研究的是室内环境中人体行走造成颗粒物二次悬浮。本文主要通过实验研究结合数值模拟的方法,在不同工况下,当人体在室内行走时,研究空气中悬浮颗粒物的变化规律。本文的主要工作和创造性成果有:1.研究不同相对湿度对人体行走引起颗粒物二次悬浮的影响。在不同相对湿度条件下(RH=40%、50%、60%、70%、80%),地面材料是长绒地毯,且无室内外通风,研究人体行走对颗粒物二次悬浮的影响,测量空气中不同粒径颗粒物的悬浮浓度和颗粒密度,分析同一湿度不同粒径颗粒物的悬浮情况和同一粒径颗粒物在不同湿度情况下的变化规律。结果发现:在高相对湿度的情况下,小粒径的颗粒物会凝并成大粒径的颗粒物,而在低相对湿度的情况下,小粒径的颗粒物悬浮浓度和颗粒密度都相对较高。2.研究不同风速对人体行走引起颗粒物二次悬浮的影响。在无室内外通风和有室内外通风(低风、中风、高风)情况下,相对湿度RH=50%,地面材料为长绒地毯,研究人体行走对颗粒物二次悬浮的影响,对比了这几种情况下,空气中颗粒物悬浮浓度和粒子密度的变化规律。结果发现:发现在有通风的情况下,颗粒物的悬浮率和悬浮密度要比无风的情况下要大。除此之外,随着风速的增大,小粒径的颗粒物悬浮浓度和颗粒物密度会增大,而大粒径的颗粒物悬浮浓度反而会有不同程度的减小。3.运用数值模拟的手段研究颗粒物的运动规律。在实验的基础上结合数值模拟,了解通风情况下颗粒物的运动路径,更加完整地了解人体行走时,脚周围空气的流动情况,从而能够更加清晰的解释颗粒物悬浮的过程。结果发现:颗粒物的二次悬浮主要是由于人体行走或者是通风的情况下,空气中产生局部的高速区域,在这个的影响下,空气中的颗粒物会产生二次悬浮,增加空气中颗粒物浓度。

关键词：颗粒物人体行走二次悬浮数值模拟实验研究悬浮浓度

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粉尘在边界层内的二次悬浮与运移探讨

建筑热能通风空调 2016年第3期35卷 32-35,5页

作者：陈明军山西天地赛福蒂科技有限公司

针对粉尘经常堵塞除尘管道引起除尘效率降低，能耗增加的情况，对粉尘在湍流主体区和边界层内的受力进行分析，推导出在边界层内粉尘二次悬浮与粒径、风速的关系。边界层内，风速越大，粉尘粒径越大，二次悬浮能力越强。通过试验观察到... 详细信息

针对粉尘经常堵塞除尘管道引起除尘效率降低，能耗增加的情况，对粉尘在湍流主体区和边界层内的受力进行分析，推导出在边界层内粉尘二次悬浮与粒径、风速的关系。边界层内，风速越大，粉尘粒径越大，二次悬浮能力越强。通过试验观察到粉尘在边壁上呈波浪式沉积，且粒径在10-40μm的粉尘沉积量最大。得出在边界层内能二次悬浮的粉尘占总粉尘量的10％时，粉尘不会沉积，且输运风速最低。提出以边界层内粉尘二次悬浮量为10％作为除尘管路风速选择的依据。

关键词：粉尘二次悬浮输运管网

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水力扰动对河口沉积物中重金属再释放的影响

生态与农村环境学报 2020年第11期36卷 1460-1467页

作者：柳肖竹刘群群王文静盛彦清中国科学院烟台海岸带研究所山东省海岸带环境工程技术研究中心山东烟台264003 中国科学院大学北京100049

水力扰动伴生的沉积物再悬浮导致沉积物中重金属释放,会产生潜在的环境风险。为了探究水力扰动对沉积物中重金属释放的影响,模拟水体流动过程,分析了一次和二次悬浮对河口沉积物Cu、Cd和Cr释放的影响。基于泥沙启动规律,设定100、160和2... 详细信息

水力扰动伴生的沉积物再悬浮导致沉积物中重金属释放,会产生潜在的环境风险。为了探究水力扰动对沉积物中重金属释放的影响,模拟水体流动过程,分析了一次和二次悬浮对河口沉积物Cu、Cd和Cr释放的影响。基于泥沙启动规律,设定100、160和240 r·min^-13个扰动强度。研究发现扰动会使得粉砂、砂砾等大粒径颗粒物分解为小粒径颗粒物,从而使黏土占比增大。经过悬浮后,沉积物重金属会被再次释放到上覆水中,其中,在高强度(240 r·min^-1)扰动下,Cu释放浓度达到36μg·L^-1。Cd在低强度(100 r·min^-1)扰动下释放浓度最大,其峰值高于中、高强度扰动;Cu主要以弱酸溶解态和残渣态赋存于沉积物中,占比分别为49.3%和30.5%。Cd赋存形态主要为弱酸溶解态(占比为68.2%),且与其他重金属相比,其释放浓度峰值出现时间最短。Cr赋存形态主要为相对稳定的残渣态,占总量的82.7%,该赋存形态相对稳定,受环境因素变化影响较小,3种扰动强度对Cr的影响差异较接近。一次悬浮结束后,3种重金属均呈现持续释放趋势。二次悬浮的Cu浓度峰值高于一次悬浮,二次悬浮的Cd和Cr浓度峰值低于一次悬浮,表明Cu对于沉积物的二次悬浮更为敏感。重金属形态分析结果表明,重金属赋存形态对其释放行为影响较大,弱酸溶解态重金属对于扰动最为敏感,高强度扰动能够促进可氧化态重金属的氧化,增加重金属向上覆水的释放风险。

关键词：河口沉积物再悬浮二次悬浮重金属

瓷绝缘子的动态表面粗糙度积污仿真及悬浮修正模型

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瓷绝缘子的动态表面粗糙度积污仿真及悬浮修正模型

作者：张芳琴东华大学

学位级别：硕士

在户内变电站的日常运行中经常会出现安全问题,其中绝缘子的污闪就是威胁电力系统安全运行的问题之一。从污闪机理角度出发,绝缘子表面污秽颗粒的堆积是发生污闪的第一步,虽然户内变电站的围护结构阻挡了大量污秽物,但由于通风装置的过... 详细信息

在户内变电站的日常运行中经常会出现安全问题,其中绝缘子的污闪就是威胁电力系统安全运行的问题之一。从污闪机理角度出发,绝缘子表面污秽颗粒的堆积是发生污闪的第一步,虽然户内变电站的围护结构阻挡了大量污秽物,但由于通风装置的过滤系统维护困难以及外界风雨自然清扫条件的缺失,其污闪发生的可能性大大增加。因此探究绝缘子表面积污规律来预测积污量,从而及时采取除污措施对防治户内变电站污闪事故具有重要的指导意义。针对目前绝缘子积污仿真模拟存在的不足,即得到的绝缘子表面积污量呈现单一的永久线性增长,与真实积污饱和存在较大区别的问题,本文提出了一种新的仿真模拟和修正计算方法。通过建立动态表面粗糙度的沉积判定模型和二次悬浮修正模型,实现了与实际绝缘子积污过程更相符的积污特性预测。本文首先根据颗粒在绝缘子表面沉积过程涉及到的流场和颗粒场,确定了仿真模拟所需的数学理论模型及控制方程;并对颗粒在瓷绝缘子表面碰撞黏附过程展开理论分析,结合实际积污特性将积污过程分为两个表面粗糙度不同的阶段:颗粒-壁面碰撞阶段和颗粒-颗粒碰撞阶段,从能量守恒角度建立动态表面粗糙度的颗粒沉积模型。通过户内变电站绝缘子污闪的调研和积污试验,得出了目前影响积污量的因素主要为风速、空气相对湿度和颗粒物浓度。随后基于文献中的风洞积污试验,对盘型XP-160和双伞型XWP2-160瓷绝缘子开展数值仿真模拟,将动态表面粗糙度的颗粒沉积模型用于壁面边界条件,实现了不同积污阶段的不同增长速率,且颗粒-颗粒碰撞阶段的积污速率大于颗粒-壁面碰撞阶段,与试验结果相符,其误差分别小于25%和15%,说明该颗粒沉积模型具有合理性。本文第一次在绝缘子积污分析中引入了基于力矩平衡的二次悬浮修正模型,将其应用于线性仿真结果的全阶段,预测了绝缘子积污特性中的饱和阶段。得到的积污修正曲线呈现随时间增大逐渐平缓的趋势,且最终积污量与试验的饱和积污量误差小于10%;并考虑到理论的二次悬浮修正模型不适用于积污的快速增长阶段,在全阶段悬浮修正方法的基础上提出了改进,只针对饱和阶段的线性仿真结果进行修正,使得到的积污曲线与试验曲线更为贴合,故认为该饱和阶段二次悬浮修正方法具有合理性。最后通过数值仿真模拟将动态表面粗糙度的沉积模型应用于自然环境的积污试验中,并将其线性仿真结果分别进行全阶段和饱和阶段的悬浮修正,得到修正后的积污规律与试验结果具有良好的一致性,故认为本文的绝缘子积污特性研究方法具有工程适用性;对积污的三个影响因素进行合理取值并开展控制变量研究,得到:风速2～6m/s内,瓷绝缘子表面积污速率和饱和积污量随风速增加而增加;相对湿度60%～90%,相对湿度越大,积污速率和积污量也越大;颗粒物浓度分别为15 mg/m和30 mg/m时,浓度高的积污速率快,但从绝缘子表面的积污量来看,两种浓度下的饱和灰密值相差不多。

关键词：绝缘子积污特性 COMSOL 表面粗糙度二次悬浮

硅片研磨用金刚砂（SiC）的悬浮再分散性能研究

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硅片研磨用金刚砂（SiC）的悬浮再分散性能研究

作者：王阳帆河北工业大学

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本实验研究了研磨液的配方,探索了一种分散剂(聚乙二醇)分别与多种表面活性剂进行复配的研磨液悬浮再分散性能,使用的表面活性剂包括:吐温20、40、60、80、85,硬脂酸钠,曲拉通X-100,四甲基氢氧化铵,十二烷基硫酸钠,十二烷基苯磺酸钠,三... 详细信息

本实验研究了研磨液的配方,探索了一种分散剂(聚乙二醇)分别与多种表面活性剂进行复配的研磨液悬浮再分散性能,使用的表面活性剂包括:吐温20、40、60、80、85,硬脂酸钠,曲拉通X-100,四甲基氢氧化铵,十二烷基硫酸钠,十二烷基苯磺酸钠,三乙醇胺,平平加,土耳其红油,羧甲基纤维素,十二烷基二甲基甜菜碱,十二烷基三甲基溴化铵,十六烷基三甲基溴化铵,十二烷基三甲基氯化铵。所使用的磨料为工业级碳化硅。本文对多种SiC研磨液进行了性能测试,进行了包括沉降测试,Zeta电位测试,粘度测试与表面张力测试用来考察表面活性剂的种类和用量对研磨液性能的影响,结合四种性能测试,确定了表面活性剂的最佳用量,同时在对活性剂进行筛选过程中发现了四种在较低用量下就可使较高固相含量较为均匀稳定悬浮的表面活性剂以及六种可使SiC沉降后不板结(二次悬浮)的表面活性剂,并对机理进行了解释。现在的研磨液发展方向主要是提高磨料悬浮性,而对于硅片粗磨工艺中较大粒径(>1μm)磨料的二次悬浮的研究或研究成果比较少,本实验在致力于提高磨料的悬浮分散性能的同时也成功制备了可以二次悬浮的研磨液。

关键词： SiC 悬浮性二次悬浮表面活性剂

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室内颗粒物分布运动的研究进展

建筑热能通风空调 2009年第5期28卷 39-44页

作者：刘祥宝张金萍朱琳琳兰州交通大学环境与市政工程学院清华大学建筑学院

室内颗粒物是影响室内空气品质的主要因素之一,长期暴露于颗粒物质中,对人们的呼吸健康将产生不利影响,因而对室内颗粒物的分布和穿透、沉降及二次悬浮等动力学行为进行研究非常必要。本文阐述了近几年室内颗粒物分布运动的理论分析和... 详细信息

室内颗粒物是影响室内空气品质的主要因素之一,长期暴露于颗粒物质中,对人们的呼吸健康将产生不利影响,因而对室内颗粒物的分布和穿透、沉降及二次悬浮等动力学行为进行研究非常必要。本文阐述了近几年室内颗粒物分布运动的理论分析和实验研究进展,分析了目前研究中存在的问题,并提出今后研究工作的方向。

关键词：颗粒物分布穿透沉降二次悬浮

表面粗糙度改变的瓷绝缘子积污仿真及悬浮修正模型

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电工技术 2023年第11期 167-171页

作者：张芳琴邹钺东华大学环境科学与工程学院上海201620

绝缘子表面积污过程的数值模拟研究能为真实环境的积污提供预测,保障电力系统的安全运行。针对目前仿真模拟研究的不足,提出表面粗糙度改变的颗粒沉积模型,通过仿真实现颗粒-壁面碰撞和颗粒-颗粒碰撞阶段的不同线性增长速率,并采用Wen和... 详细信息

绝缘子表面积污过程的数值模拟研究能为真实环境的积污提供预测,保障电力系统的安全运行。针对目前仿真模拟研究的不足,提出表面粗糙度改变的颗粒沉积模型,通过仿真实现颗粒-壁面碰撞和颗粒-颗粒碰撞阶段的不同线性增长速率,并采用Wen和Kasperd的颗粒悬浮模型修正线性仿真结果。最后与不同风速的风洞试验相比较,结果表明该方法符合绝缘子实际积污特性,能实现积污量的有效预测。

关键词：瓷绝缘子积污粗糙度二次悬浮