电梯轿厢气溶胶颗粒传播特性及通风净化分析.pdf

1、书书书?基金项目?国家留学基金委青年骨干教师出国研修项目?山东建筑大学博士基金项目?山东省自然科学基金项目?第一作者简介?苗露?女?硕士生?研究方向为建筑室内热湿环境与污染物控制等方面?通信作者简介?石硕?女?副教授?博士?研究方向为计算流体力学?两相流体力学?室内热湿环境等方面?收稿日期?修回日期?电梯轿厢气溶胶颗粒传播特性及通风净化分析苗?露?石?硕?山东建筑大学 热能工程学院?山东 济南?摘?要?采用数值模拟方法?以人体口腔作为气溶胶颗粒喷射源?研究在不同通风方式下电梯轿厢内气溶胶颗粒的弥散分布?通风方式净化能力?通风方式?轿厢顶棚左右两侧各设置?个均匀分布的自然送风孔?左右壁面底部中间

2、位置分别设置?个排风口?通风方式?送风口设置在轿厢顶棚后侧中间位置?排风口设置在轿厢左壁面底部中间位置?通风方式?送风口分别设置在轿厢顶棚左右两侧中间位置?排风口分别设置在左右壁面底部中间位置?通风方式?两送风口沿轿厢顶棚?等分线分布?排风口分别设置在左右壁面底部中间位置?自然通风无法及时有效排出电梯轿厢内的气溶胶颗粒?与通风方式?相比?通风方式?发生病毒接触式感染风险更高?通风方式?的病毒气溶胶颗粒传播与病毒接触式感染风险均小于其他通风方式?通风净化能力理想?关键词?电梯轿厢?飞沫?气溶胶颗粒?弥散分布?通风方式中图分类号?文献标志码?文章编号?概述飞沫是当人咳嗽?打喷嚏?或将水转化为细雾时

3、产生的颗粒状水分和固态微粒的混合态颗粒?粒径范围跨度很大?飞沫中大粒径颗粒速降后在空气中并不长期存在?但小粒径颗粒的液体蒸发后可转变成更小粒径的飞沫核?悬浮在空气中被视为气溶胶颗粒?为方便阐述?本文不刻意区分飞沫?飞沫核?气溶胶颗粒等?电梯具有封闭性?空间狭小?人员聚集的特点?相对密闭的空间环境和通风不畅导致电梯空间残存有大量的污染物?一旦存在致病性飞沫气溶胶 颗 粒?电 梯 将 是 感 染 病 毒 的 高 风 险 公 共场所?梅丹等人?针对厢式电梯?内咳嗽飞沫核的扩散进行了研究?对比不同通风方式下的颗粒扩散特征及浓度分布?发现四角通风方式能够较快地稀释空间的飞沫核浓度?张桉康等人?模拟了普通

4、病房?种气流组织形式下的飞沫污染传播分布?发现采用上送下回的气流组织可降低病房人员交叉感染风险?汪新智等人?模拟了电梯轿厢不同飞沫颗粒喷射位置的颗粒扩散传播过程?结果发现?轿厢地面和面对感染源的轿厢壁面?容易形成病毒沉积?等人?通过流体力学方法?对公共汽车内飞沫颗粒运动轨迹进行研究?并分析了混合通风和置换通风下飞沫颗粒的排除效率?等人?研究了封闭空调房间飞沫颗粒的扩散特性?对比不同通风方案飞沫病毒的暴露风险?发现置换通风比混合通风的排污效果更优?等人?对高铁车厢内呼吸喷出的飞沫气溶胶进行了模拟研究?结果发现?当车厢前门至后门间有气流时?飞沫气溶胶的传播距离更远?乘客的感染风险增大?本文采用数值

5、模拟方法?以人体口腔作为气溶?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?胶颗粒喷射源?研究分析在不同通风方式下电梯轿厢内气溶胶颗粒的弥散分布?通风方式净化能力?计算模型?几何模型以载质量为?的客运电梯轿厢作为研究模型?电梯运行速度为?选取乘坐电梯从基层到顶层匀速上行运行?作为研究过程?电梯轿厢?轴?见图?方向尺寸为?坐标原点落在电梯后壁面左下角交点处?电梯轿厢内只有?人?建立贴合人体实际外形的简化人体模型?人体模型站立于轿厢中心位置?简化后的人体模型高度为?根据人体呼吸特性?人体模型的口腔形状近似为长方形?尺寸设定为?口腔中心高度为?选择人体未戴口罩交谈作为研究状态?气溶胶颗粒喷射源为人体口腔

6、?人面朝电梯轿厢门?为方便分析?将电梯轿厢的?个内壁面分成顶棚?地面?壁面?其中壁面包括轿厢门?通风方式电梯轿厢分别采用自然?机械通风方式?通风方式?为自然通风方式?通风方式?均为机械通风方式?各通风方式送排风口布置见图?通风方式?轿厢顶棚左右两侧各设置?个均匀分布的自然送风孔?孔径?送风孔中心均距轿厢边缘?轿厢左右壁面底部中间位置分别设置?个排风口?尺寸为?通风方式?主要利用电梯运行过程中的自然风力?气流从顶部送风孔流入?从底部排风口排出?通风方式?送风口设置在轿厢顶棚后侧中间位置?排风口设置在轿厢左壁面底部中间位置?通风方式?送风口分别设置在轿厢顶棚左右两侧中间位置?排风口分别设置在左右壁面底部中间位置?通风方式?两送风口沿轿厢顶棚?等分线分布?排风口分别设置在左右壁面底部中间位置?机械送风?送风口尺寸为?排风口尺寸为?数学模型电梯轿厢内的气流流态一般为湍流?模型在预测主涡强度方面表现更好?能更好地处理流体旋转和旋流流动?因此?使用?湍流模型对流场中的空气连续相进行模拟?数学模型控制方程包括质量方程?动量方程?能量方程?湍流耗散方程?图?各通风方式送排风口布置?软件截图?忽略气溶胶