采暖季高校教室污染物优化控制措施的模拟研究

因教室人员密集,PM_2.5、CO₂经常超标,教室内学生的学习、健康受到一定程度的影响.建立了室内污染物优化控制模型,对教室采用新风净化系统和空气净化器系统加开窗通风两种方式控制室内PM_2.5和CO₂.首先在供暖季室外空气质量为中度污染情况下,模拟出天津某高校空气净化器系统在不同开窗方式及净化器位置情况下的室内PM_2.5和CO₂变化情况,得出空气净化系统在教室开侧窗,空气净化器安装在外墙旁侧时系统对PM_2.5和CO₂控制效果最好.然后模拟了在不同室外污染等级的情况下,教室采用新风净化系统和空气净化器系统加开窗通风两种方式的室内PM_2.5和CO₂的分布状况,通过对比室内污染物分布状况来研究两种净化方式对室内空气质量的控制效果.     

济南市冬季灰霾日PM1.0和PM1.0—2.5污染特征

为探讨济南市灰霾日大气细颗粒物的化学组分特征, 于2014-01-15—02-17利用PM_1.0、 PM_2.5中流量采样仪,离子色谱及OC/EC分析仪等研究手段,对济南市灰霾日PM_1.0及PM_2.5的浓度水平及化学组成进行了系统研究。结果表明:灰霾日和非灰霾日NO^-₃、SO^2-₄、NH⁺₄均为PM_1.0和PM_2.5的主要成分,灰霾日时NO^-₃、SO^2-₄、NH⁺₄质量浓度占PM_1.0和PM_2.5质量浓度的比例明显升高,并且三种成分质量浓度在PM_1.0中均有显著升高,显示二次无机气溶胶的快速增加是灰霾形成的重要因素。碳质组分(OC+EC)是PM_1.0及PM_2.5中所占比例为第二位的组分,灰霾日OC和二次有机碳(SOC)较非灰霾日明显升高,表明灰霾日更有利于SOC的生成。72 h后向气流轨迹分析表明,起源于山东省内东部及北京、天津一带气流的近地面传输对灰霾形成有重要影响。     

延吉市PM2.5时空分布特征及其与气象要素的相关性分析

利用延吉市城区3个空气质量监测站2015年PM_2.5浓度小时数据,探讨了延吉市城区PM_2.5时空分布特征,并将PM_2.5浓度与气象要素做相关性分析.研究结果表明: ①延吉市PM_2.5季节浓度由高到低依次为冬季、秋季、春季和夏季.②延吉市PM_2.5月均浓度变化均呈单峰单谷型,其中11月、12月、1月浓度值相对较高,2月开始逐月递减至10月份后开始回升.③PM_2.5日均浓度曲线呈现出尖峰和深谷交替变化的锯齿状.④延吉市城区3个监测点PM_2.5浓度日变化在春季、夏季、秋季和冬季都呈现双峰双谷型.⑤PM_2.5浓度与气压、气温日较差、风速、相对湿度等气象要素之间存在显著地相关性.     

冬季不同植物群落对大气颗粒物浓度的阻滞作用

为探讨不同植物群落对大气颗粒物浓度的影响,以郑州市金水区为例,在2020年冬季(2020年12月—2021年2月)对园林绿化区(数码公园)、居住区(正弘·蓝堡湾)、文教区(河南农业大学)内植物群落的PM_2.5和PM₁₀质量浓度及气象因子(温度、相对湿度和风速)进行监测.结果表明：每个功能区中不同样地之间的PM_2.5、PM₁₀质量浓度日变化趋势基本一致,一般为早高晚低;不同植物群落之间PM_2.5和PM₁₀质量浓度存在显著差异性,其中广场样地与其他样地的差异性最显著;3个功能区中各样地对PM_2.5和PM₁₀质量浓度的阻滞率均表现为乔灌草结构最高,乔灌结构和乔草结构次之,且多表现为乔灌样地大于乔草样地,灌草结构和草坪最低;研究区域PM_2.5、PM₁₀质量浓度与温度呈负相关,与相对湿度呈正相关,与风速呈负相关.     

声波团聚对燃煤电厂可吸入颗粒物的排放控制

为了从煤燃烧过程中脱除细粒子（PM_2.5）颗粒物以控制大气可吸入颗粒物（PM₁₀）的污染程度,将高强度的声场运用于气溶胶中以改变颗粒的粒径分布,使粒子团聚为较大的颗粒以在传统的除尘器中脱除.在1～5 kHz、110～140 dB行波声场内对燃煤电厂布袋除尘器收集的飞灰进行声团聚实验,载尘质量浓度为1～5 g/m3,并采用碰撞式分级仪和激光粒度仪MS-2000在线测量颗粒的粒度分布,得到声强和声波频率对团聚效果的影响.在1.72 kHz、140 dB声波团聚实验中,分级仪上的实验结果显示,PM_2.5减少52%～63.6%,PM₁₀减少35.6%～53.3%.     

高密度城区绿地景观格局对PM2.5/O3的多尺度影响

为探究高密度城区绿地景观格局对于PM_2.5浓度与O₃浓度的尺度效应,分析西安市高密度城区范围,选取边界密度(ED)、景观形状指数(LSI)、面积加权形状指数(SHAPE＿AM)和平均形状指数(SHAPE＿MN)共4个景观格局指数衡量绿地景观格局,爬取2020—2021年国家空气质量监测站点的大气监测数据,运用皮尔逊相关性分析和线性回归分析方法,探究多尺度下高密度城区绿地景观格局对PM_2.5和O₃的时空分布特征、绿地景观格局特征和PM_2.5浓度、O₃浓度与景观格局指数的多尺度影响关系.结果表明,景观格局在夏季对于PM_2.5浓度、在春季对于O₃浓度的影响更为显著;在高密度城区内较小尺度的绿地上优化景观格局对PM_2.5与O₃浓度影响更有效.由此提出的绿地优化策略可为城市高密度城区多尺度绿地规划设计提供参考依据.     

基于数值模拟的车间工位送风空调研究

针对车间喷口射流的工位送风形式中送风角度、温度、速度的选定,以某车间厂房为例,对于不同送风工况运用Fluent模拟速度场和温度场的分布,并对结果进行对比评价。研究结果表明:通过采用喷口射流的工位送风方式,合理控制出风条件,可以使每个工位的空气环境达到规范,并且极大程度上节约能源,为大空间空调送风方式的研究提供了参考。     

安徽省PM2.5质量浓度时空变化特征及其影响因素分析

以2015—2021年9月安徽省空气质量指数为样本,利用GIS空间分析等方法,分析安徽省全域PM_2.5质量浓度的时空变化特征,并对可能的影响因素进行探讨。结果表明：1)2015年以来安徽省PM_2.5质量浓度在时间变化上呈现逐渐递减趋势,在季节变化上具有春冬高、夏秋低的特点,在年际变化中2015—2018年PM_2.5质量浓度在皖中地区减少幅度最为明显,其中,以合肥市减幅最大;2018—2021年PM_2.5质量浓度在皖北地区减少幅度最为显著,以亳州市减幅最大。2)安徽省PM_2.5质量浓度在空间分布上呈现由北向南的递减趋势,最高值出现在皖北,最低值出现在皖南,且存在东西部之间的差异。3)自然因素(地形地势、降雨量和风速)和人类活动(产业结构和能源消费、政策和思想理念)对安徽省PM_2.5质量浓度的时空分布和变化具有较大的影响,使得安徽省全域PM_2.5质量浓度逐渐减少,大气环境质量逐年提高。     

济南城区大气PM2.5、PM1.0的污染特征及大气传输

为研究华北平原PM_2.5、PM_1.0的污染特征,于2014年10月至2016年6月在济南城区使用中流量采样器对大气颗粒物样品进行采集,利用离子色谱、碳气溶胶分析仪测定了颗粒物中的水溶性无机离子成分和碳组分。结果表明:济南城区冬季大气细颗粒污染较重,二次离子SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是PM_2.5、PM_1.0最主要的水溶性无机离子,且更易富集在PM_1.0中。有机碳和元素碳的质量浓度表现为春夏低,秋冬高;二次有机碳的质量浓度在冬季明显升高,且大多分布在粒径>1 μm的颗粒物中。72 h后向气流轨迹表明,来自河北、内蒙古的长距离传输与山东地区的局地传输对济南大气中PM_2.5和PM_1.0的离子质量浓度有重要影响。济南冬季的消光系数高达789.13 Mm^-1, PM_2.5中的二次粒子NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-与消光系数的相关性较高,是使大气能见度降低的主要因素。     

高层建筑“走廊-前室缓冲区”防火效果的数值分析

在高层建筑火灾研究中,随着前室正压送风研究的深入,发现其存在着一些缺陷。于是提出在走廊段设置＂走廊-前室缓冲区＂的方式来改善传统正压送风模式。采用Fire Dynamic Simulation（FDS）场模拟软件模拟长廊型高层建筑模型。设置8组工况进行分析,比较各种工况下烟气的温度分布,浓度分布,并通过模拟设计出最佳的参数值。结果显示,在一定范围内,当排烟量为定值,空气幕射流速越低且正压送风越高时越好;当空气幕为定值,缓冲区机械排烟口排烟量越低越好。比较发现工况4参数最佳,其机械效率也是最高为74.06%。从而说明前室加压送风,缓冲区防烟空气幕与机械排烟组合的搭配能够较好的体现出＂走廊-前室缓冲区＂思想,能够更好的便于火灾时人员疏散,并且提供较高的排烟效率,保证走廊内烟气的及时排出。     

商用厨房空气品质的控制

研究了商用厨房环境的空气品质,阐明了补风对排风罩性能的影响。应用CFD专业软件airpak2.0来模拟商用厨房的环境情况,并辅以实验验证,并揭示了热羽从烹饪区上升到排风罩的复杂流动情况。天花板顶部补风方式中,油烟容易从排风罩的上部溢入厨房大空间,而气幕式补风方式则从排风罩下部溢入大空间。综合比较两种补风方式,天花板顶部补风方式比气幕式补风对排风罩捕获能力的影响较小,这有助于实现商用厨房建筑的最优化通风设计。     

补风方式对商用厨房空气品质影响的探讨

通过研究商用厨房环境的空气品质，阐明了补风对排风罩性能的影响。应用计算流体力学（CFD）专业软件Airpak2．0来模拟商用厨房的环境情况，并辅以实验验证。该模拟揭示了热羽从烹饪区上升到的排风罩的复杂流动情况。本文说明了补风和排风罩相结合的气幕式、罩前和罩后三种补风方式的流场的区别。     

Effect of suppressing dust by multi-direction whirling air curtain on fully mechanized mining face

A combined method of numerical simulation and field testing was adopted in this study in the interest of solving the problem of hard to control high concentrate dusts on a fully mechanized mining face.In addition,the dust suppression effect of a multi-direction whirling air curtain was studied in this paper.Under the influence of the wall attachment effect,the compressed air which blows out from the two-phase or three-phase radial outlets on the generator of the air curtain can form a multi-direction whirling air curtain,which can cover the whole roadway section of a fully mechanized mining face.The traditional method of controlling dust is a forcing system with exhaust overlap which has the major disadvantage of lacking a jet effect and consequently results in poor dust control.It is difficult to form the air flow field within the range of L_p5Sr^1/2.However,due to the effect of this novel system,the radial airflow can be turned into axial airflow allowing fresh air to flow through the length of the heading.The air flow field which is good at controlling dust diffusion can be formed 12.8 m from the heading face.Furthermore,the field measurement results show that before the application of a multi-direction whirling air curtain,the dust concentration is 348.6 mg/m³ and 271.4 mg/m³ respectively at the roadway cross-section measurement points which are 5 m and 10 m from the heading face.However,after the application of the multi-direction whirling air curtain,the dust concentration is only 61.2 mg/m³ and 14.8 mg/m³,respectively.Therefore,the dust control effect of a multi-direction whirling air curtain is obvious.     

季节指数改进的PM2.5质量浓度组合预测模型研究

随着我国的经济和城市化迅速发展,PM_2.5主导的区域空气污染已成为紧迫、突出的环境问题。据相关研究表明,PM_2.5在不同季节质量浓度差异较大。根据广州市2015~2019年的PM_2.5月均质量浓度数据,结合大气污染物及气象因素,引入季节指数,建立预测PM_2.5质量浓度的改进多元线性回归和多层感知器组合预测模型,探析广州市大气污染物中PM_2.5质量浓度的变化规律。结果表明,用季节指数改进的组合预测模型对PM_2.5质量浓度进行预测分析,拟合结果良好。使用不同评价指标将组合模型与传统的多层感知器预测模型和多元线性回归模型进行对比,该组合模型的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别比多层感知器模型减少了23.1%、31%、24.2%;比多元线性回归模型减少了35.3%、41.3%、41%。该模型精度均优于传统的多元线性回归模型和多层感知器模型,能更好地预测环境PM_2.5质量浓度,为优化环境提供参考。     

Airflow characteristics by air curtain jets in full-scale room

A new air distribution pattern, air curtain jet ventilation was presented. The ventilation or airflow patterns and the air velocity produced by air curtain jet were investigated in detail. To identify the airflow characteristics of this novel air curtain jet ventilation system, a full-scale room was used to measure the jet velocity with a slot-ventilated supply device, with regards to the airflow fields along the vertical wall as well as on the horizontal floor zones. The airflow fields under three supply air velocities, 1.0, 1.5 and 2.0 m/s, were carried out in the full-scale room. The experimental results show the velocity profiles of air distribution, the airflow fields along the attached vertical wall and the air lake zones on the floor, respectively. The current experimental research is helpful for heating, ventilation and air conditioning (HVAC) engineers to design better air distribution in rooms.     

空气幕特征参数对挡烟效果的影响研究——以广州某地铁为例

以广州地铁3号线沥滘地铁站为例,通过火灾动力学数值模拟软件FDS （Fire Dynamics Simulator）研究了多火源情况下,空气幕厚度、空气射流速度及角度对火灾烟气阻挡效果的影响.通过对比数值模拟得到的烟气蔓延、温度变化与能见度变化情况,得到了楼梯口处设置挡烟空气幕时的特征参数适宜范围.     

基于气象因素的PM2.5质量浓度预测模型

为得出拟合效果最佳的预测模型,建立了多元回归和机器学习预测模型对PM_2.5质量浓度进行预测。在输入气象因素的基础上,引入污染物质量浓度基础值和周期因素两类变量作为预测输入,并对4种预测模型进行对比研究。研究结果表明:对预测输入进行改进后,多元线性回归预测模型拟合优度由0.52提高至0.64,所选取的气象参数、污染物质量浓度基础值和周期因素能较好地描述PM_2.5质量浓度的日变化情况;与多元线性回归预测模型相比,BP神经网络和支持向量机两种预测模型能较好地捕捉PM_2.5质量浓度与预测输入之间的非线性影响规律,整体拟合优度分别达0.69和0.74,预测准确度较高;支持向量机预测模型可作为PM_2.5质量浓度预测的首选方法。