建筑小区内微生物污染物颗粒的扩散模拟

论文摘要

随着我国城市化进程的快速发展和城市生态环境的不断恶化,传染性疾病出现日益频繁,高人口密度的建筑小区产生的环境生态安全性问题也随之日益突出,已经严重威胁人民的生命安全。因而,致病微生物污染物颗粒在建筑小区内运移引起了普遍关注。本文建立了建筑小区内三维欧拉-拉格朗日离散相模型,采用RNGk -ε湍流模型模拟连续相流场,利用拉格朗日模型和随机跟踪模型模拟离散相微生物颗粒在湍流场中的运移。首先研究了不同风速条件下的颗粒停留时间分布;对于恒定污染颗粒释放情况,得到了流场内颗粒的浓度空间分布,解决了实际模拟时的颗粒释放数目的选择问题;最后,利用病毒感染动力学模型确定颗粒喷射数目,得到了病毒生长控制下的颗粒浓度空间分布。进一步考虑病毒存活时间的条件下,研究了病毒颗粒的空间浓度分布,成果为评价小区病毒感染风险和制定疏散计划提供了理论指导。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 建筑小区内大气污染物扩散规律的研究
• 1.1.2 微生物非稳态污染扩散的研究
• 1.2 计算流体力学软件FLUENT简介
• 1.3 本文的研究工作
• 第二章 理论基础
• 2.1 大气环境污染与大气扩散
• 2.1.1 大气环境污染
• 2.1.2 大气扩散过程
• 2.2 湍流理论
• 2.2.1 湍流运动的基本方程
• 2.2.2 k- ε两方程模型
• 2.3 离散相模型
• 2.3.1 离散相模型简介
• 2.3.2 模型应用范围
• 2.3.3 离散相边界条件类型
• 第三章 污染物颗粒的停留时间分布
• 3.1 数值模型的建立
• 3.1.1 连续相初边界条件
• 3.1.2 离散相初始条件和边界条件
• 3.2 计算结果及分析
• 3.2.1 连续相风速场的模拟
• 3.2.2 出流边界停留时间分布图
• 3.3 改变进流边界的情况
• 3.4 小结
• 第四章 污染物颗粒均匀释放结果
• 4.1 模型参数确定
• 4.2 模型结果后处理
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 每秒喷射200 个颗粒情况
• 4.3.2 每秒喷射400 个颗粒情况
• 4.3.3 喷射颗粒数量对结果的影响
• 4.4 小结
• 第五章 基于微生物生长模型释放颗粒数的模拟
• 5.1 非稳态微生物污染模型
• 5.1.1 微生物气溶胶简介
• 5.1.2 微生物生长模型
• 5.1.3 微生物生长曲线的确定
• 5.2 计算结果及分析
• 5.3 考虑微生物存活时间的情况
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 6.2.1 建筑物间污染物扩散的研究
• 6.2.2 城市大气质量多尺度模型的建立
• 6.2.3 空气中传播的致病性微生物预警系统的建立
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢