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室内壁面近避区颗粒物沉积MonteCarlo模拟


2 0 1 3年 第 4期  ( 总第 7 2期 )   桂 林航 天工 业学 院学 报  J O UR N AL   OF   GU I L I N   UN I V E R S I TY   O F   AE R OS P AC E   T E C HNO L O G Y   信 息 与 电子 工 程  室 内壁 面 近 避 区   颗 粒 物 沉积 Mo   n t   e   Ca r l   o模 拟  f 1 桂林航天 工业学院 电子工程 系, 广西  桂 林 5 4 1 0 0 4   1     l 2 桂林航 天工业学院 建筑环境与能源工程系, 广西   桂林 【 4 康新( 中国) 设计 工程股份有 限公 司, 上海 2 0 0 2 3 2   5 4 1 0 0 4   l   J     I 3 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司, 上海 2 0 0 2 3 1   l   城市 居 民每 天约 有 9 O   以上 时 间是 在各 种 室  内环境 中度 过 的 , 室 内空气 质量 与人 体健 康密 切相  关L 1 ] 。相 关研 究表 明 , 人体 患 呼吸 道 疾 病 、 心 血 管  疾 病和 癌症 等健 康 问 题 与 空气 中 的颗 粒 物 污染 密  切 相 关r 2  ] 。直 径 小 于 1 0   g m 的 可 吸 人 颗 粒 物  ( P Ml O ) 能 够进 入人 体 的上 下 呼 吸 道 , 而更 细小 的  颗粒( P M2 . 5和 P M1 ) 则 可 以进 人 人 体 的 血 气 系  统L 4 ] 。室 内颗粒 物的研 究 除 了分 析颗 粒物 的来 源 、   颗 粒物 对人 体健 康危 害等研 究 外 , 室 内颗 粒物 的动  力 学行 为也 是其 重要 的研 究 内容 r 5 ’ 6 7 。其 中 , 颗 粒  物壁 面 沉积 是颗 粒 物 在 空气 中最 为 重 要 的 动力 学  行 为 。本 文 尝试 从 微 观 角度 探 索 室 内颗 粒 物在 水  平 壁 面和垂 直壁 面 的沉 积行 为 , 采 用 Mo n t e   C a r l o   方 法模 拟两类 壁 面上 颗粒 物多 层沉 积过 程 。   图 1 壁 面 颗 粒 沉 积 模 型  粒 子壁 面近 壁 区的输 运方程 可 写为  。 I   3 2   c 十   3 2 c \ 广  号一 。   ( 1 )   式 中 C为粒 子浓 度 , 个/ m。 ;D 为 粒 子 扩散 系  数,   / s ;   粒子 重力 迁移 速度 , m/ s 。为方 便模  拟, 引入 如下 无量 纲参 量  c —  C; Vv= = =   ; x 一  ; y —  y   ( 2 )   1 数 学 物理 模 型  式 中 L 为 特征 长度 ; C 。 为 室 内颗 粒 背景 浓 度 。   为 简化 分 析 , 将 问 题 放 在 二 维 空 间下 加 以讨  将 式 ( 1 ) 两边 同除 L。 / ( Dc 。 ) 后 得 到 无 量 纲粒 子 输  论 。考 虑到 颗粒 物 与 沉 积表 面 的作 用 仅 发 生在 近  运 方 程  壁 区域 , 忽 略室 内气 流 的湍 流 影 响 , 则 粒 子 的沉 积  为 扩散 机理 和重 力沉 降 的耦 合 沉积作 用 , 如图 1 所  示 。   一 3 X  2 +  —  一 ’3

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