摘要：對(duì)通風(fēng)管道中的氣固兩相流動(dòng)流場進(jìn)行數(shù)值模擬，是研究顆粒在通風(fēng)管道中的運(yùn)動(dòng)軌跡。計(jì)算中，將氣相作為連續(xù)介質(zhì)，采用RSM湍流模型，并用SIMPLE算法對(duì)流場進(jìn)行數(shù)值模擬；將固相作為離散體系，采用隨機(jī)軌道法計(jì)算其運(yùn)動(dòng)軌跡。計(jì)算時(shí)，分別選用6種顆粒直徑為計(jì)算工況，計(jì)算結(jié)果顯示出顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡，并指出其與氣流速度和顆粒直徑相關(guān)。
關(guān)鍵詞：灰塵 風(fēng)管 運(yùn)動(dòng)軌跡 數(shù)值模擬
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況與人群健康密切相關(guān)。令人記憶猶新的是2003年春季“非典”事件，因?yàn)椴荒芘懦照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)傳播“非典”病毒的可能，導(dǎo)致全部中央空調(diào)系統(tǒng)暫停使用[1].這一事件引起了廣大公眾對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可能成為傳染病的一種空氣傳播渠道的高度重視。改善空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況，方法之一是了解掌握粉塵的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、沉積過程。
在通風(fēng)管道中的流動(dòng)是由氣體與顆粒組成的氣固兩相流動(dòng)，不同物性的顆粒和粒徑在流場中具有不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，并且反過來會(huì)影響氣相流動(dòng)。通風(fēng)管道中的顆粒軌跡的研究對(duì)于粉塵顆粒在通風(fēng)管道中動(dòng)態(tài)沉積的研究有著十分重要的意義。
目前，描述兩相或多相流動(dòng)的方法可分為兩大類[2]：一類是只把流體作為連續(xù)介質(zhì)而把固體相作為離散體系，探討顆粒動(dòng)力學(xué)，顆粒軌道等；另一類是在把流體作為連續(xù)介質(zhì)的同時(shí)，把固體相也作為擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體，設(shè)其在空間中有連續(xù)的速度和溫度分布及等價(jià)的輸運(yùn)性質(zhì)（粘度、擴(kuò)散和導(dǎo)熱等）。本計(jì)算中采用的是顆粒軌道模型，它是目前在工程中應(yīng)用最為廣泛的湍流氣固兩相模型。該模型用拉格朗日方法（即跟蹤顆粒的運(yùn)動(dòng)軌道的方法）來描述顆粒的運(yùn)動(dòng)，它把氣體看作連續(xù)介質(zhì)，把顆粒相看作是與氣體有滑移的（滑移可能很大）、沿自身軌道運(yùn)動(dòng)的離散群，把顆粒群與氣體的質(zhì)量、動(dòng)量和能量相互作用當(dāng)作是某種介質(zhì)的連續(xù)分布于兩相流空間的物質(zhì)源、動(dòng)量源和能量源。由于在本計(jì)算模型中顆粒直徑較小，濃度較低，顆粒對(duì)氣體的影響不大，所以在計(jì)算中忽略固體顆粒對(duì)氣體的影響，而只考慮氣體對(duì)顆粒的作用[3].這樣，就可以先計(jì)算出通風(fēng)管道中的氣體流場，再計(jì)算顆粒在流場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。
關(guān)鍵詞：灰塵 風(fēng)管 運(yùn)動(dòng)軌跡 數(shù)值模擬
空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況與人群健康密切相關(guān)。令人記憶猶新的是2003年春季“非典”事件，因?yàn)椴荒芘懦照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)傳播“非典”病毒的可能，導(dǎo)致全部中央空調(diào)系統(tǒng)暫停使用[1].這一事件引起了廣大公眾對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可能成為傳染病的一種空氣傳播渠道的高度重視。改善空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的衛(wèi)生狀況，方法之一是了解掌握粉塵的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、沉積過程。
在通風(fēng)管道中的流動(dòng)是由氣體與顆粒組成的氣固兩相流動(dòng)，不同物性的顆粒和粒徑在流場中具有不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，并且反過來會(huì)影響氣相流動(dòng)。通風(fēng)管道中的顆粒軌跡的研究對(duì)于粉塵顆粒在通風(fēng)管道中動(dòng)態(tài)沉積的研究有著十分重要的意義。
目前，描述兩相或多相流動(dòng)的方法可分為兩大類[2]：一類是只把流體作為連續(xù)介質(zhì)而把固體相作為離散體系，探討顆粒動(dòng)力學(xué)，顆粒軌道等；另一類是在把流體作為連續(xù)介質(zhì)的同時(shí)，把固體相也作為擬連續(xù)介質(zhì)或擬流體，設(shè)其在空間中有連續(xù)的速度和溫度分布及等價(jià)的輸運(yùn)性質(zhì)（粘度、擴(kuò)散和導(dǎo)熱等）。本計(jì)算中采用的是顆粒軌道模型，它是目前在工程中應(yīng)用最為廣泛的湍流氣固兩相模型。該模型用拉格朗日方法（即跟蹤顆粒的運(yùn)動(dòng)軌道的方法）來描述顆粒的運(yùn)動(dòng)，它把氣體看作連續(xù)介質(zhì)，把顆粒相看作是與氣體有滑移的（滑移可能很大）、沿自身軌道運(yùn)動(dòng)的離散群，把顆粒群與氣體的質(zhì)量、動(dòng)量和能量相互作用當(dāng)作是某種介質(zhì)的連續(xù)分布于兩相流空間的物質(zhì)源、動(dòng)量源和能量源。由于在本計(jì)算模型中顆粒直徑較小，濃度較低，顆粒對(duì)氣體的影響不大，所以在計(jì)算中忽略固體顆粒對(duì)氣體的影響，而只考慮氣體對(duì)顆粒的作用[3].這樣，就可以先計(jì)算出通風(fēng)管道中的氣體流場，再計(jì)算顆粒在流場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。