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咳嗽气流的发展机理及其在颗粒物扩散中作用
| 题名： | 咳嗽气流的发展机理及其在颗粒物扩散中作用 |
| 正文语种： | 中文 |
| 作者： | 魏健健 李玉国 |
| 作者单位： | 香港大学机械工程学系,香港薄扶林道 |
| 关键词： | 咳嗽 启动射流 间断射流 速度程序 前缘涡流 涡环 颗粒物散布 |
| 摘要： | 咳嗽气流的发展是一个动态过程.本文中,我们将其分为两个阶段：咳嗽的启动射流阶段,咳嗽终止后气流继续传播的间断射流阶段.研究了脉动程序和正弦程序两种简化程序,及实际咳嗽程序三种速度程序的区别.实验表明咳嗽气体在发展过程中展现出自相似特性,即气流的最大半径与传播距离成正比.在本研究中,咳嗽气流的最大传播距离是50.6-85.5倍的出口直径；相同的雷诺数和行程比(L/D)下,三种速度程序对应的咳嗽气流传播距离略有不同：实际咳嗽程序的气流传播最远,正弦程序的气流次之.本文中基于气流自相似特性和动量守恒建立的数学模型能够很好地预测不同速度程序下咳嗽气流随时间的推进距离.颗粒物的扩散实验显示：启动射流阶段结束时(0.5s左右),不同粒径的颗粒物扩散模式类似,最远扩散距离都是38D(咳嗽速度10m/s,出口直径2cm,行程比250)；间断射流过程中,大粒径和中等粒径的颗粒物尽管有重力沉降,但其最远扩散距离与小颗粒物差异不大,主要是因为咳嗽中前缘涡流的作用.咳嗽的持续时间影响很大；若把咳嗽简化为稳定射流,颗粒物的扩散距离会被很大程度地高估.在启动射流初始会有涡环形成,我们利用孔口、喷嘴和叠加了嘴唇的喷嘴三种出口,进一步对涡环的发展和形成做了实验研究.结果表明：涡环形成数(formation number)在2.2至4.0之间,涡环与射流分离时间(pinch-off time)在3.0-9.1之间.喷嘴上叠加的嘴唇能够略微增大形成数,并延缓涡环分离.孔口与喷嘴之间的差异较大：由于缩流作用,孔口的涡量流量约是喷嘴的1.5倍,涡环也具有更快的速度,但其形成数大幅降低.将涡环简化为希尔球状涡流,我们发现中小尺寸的颗粒物可以在涡流中停留较长的时间,并随其扩散到较远的距离. |
| 会议日期： | 20150916 |
| 会议举办地点： | 杭州 |
| 会议名称： | 中国环境科学学会室内环境与健康分会第七届学术年会暨2015两岸三地室内环境与健康研讨会 |
| 出版日期： | 2015-09-16 |
| 母体文献： | 中国环境科学学会室内环境与健康分会第七届学术年会暨2015两岸三地室内环境与健康研讨会论文集 |
| 分类号： | F27 F2 |
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