基于dpm的客车室内生物源性污染物扩散及控制仿真研究

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1、分类号U461.1密级基于DPM的客车室内生物源性污染物扩散及控制仿真研究研究生姓名：余勇指导教师姓名、职称：谷正气教授学科专业：机械制造及其自动化研究方向：汽车空气动力学湖南工业大学二〇一四年四月二日万方数据分类号U461.1密级基于DPM的客车室内生物源性污染物扩散及控制仿真研究SimulationoftheDiffusionandControloftheUrbanBusIndoorBiologicalContaminantsBasedonDPM研究生姓名：余勇指导教师姓名、职称：谷正气教授学科专业：机械制造及

2、其自动化研究方向：汽车空气动力学论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一四年四月二日万方数据湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学

3、位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要客车作为大众出行的主要交通工具，其内部流场品质与污染物扩散控制，对驾乘人员身心健康至关重要。国内外相关研究信息表明，车内污染物质的含量平均比车外高10倍左右，可造成人体各类不良反应。同时，生物性污染物的大量聚集，极易引发疾病的传染。忽视车内的空气污染问题，将导致严重的健康危机。本文通过数值模拟某型空调客车内，人体

4、喷嚏活动散发的生物性污染物的扩散流动，揭示了喷嚏污染物快速传播的健康危害性。针对原型客车空调通风室内，喷嚏污染物扩散范围大，滞留时间长的健康隐患问题，对该客车空调通风形式进行了改进，有效地控制了喷嚏污染物的扩散，降低了其潜在的健康风险。主要研究内容如下：1、基于DPM（DispersePhaseModel）模型，运用欧拉-拉格朗日法模拟喷嚏污染物与空气的相间耦合流动，同时，采用Realizableκ-ε模型模拟客车室内空气的湍流运动，并以带修正的压力-隐式分裂算子(Pressure-ImplictwithSplit

5、tingofOperators，PISO)进行空间压力-速度耦合计算，建立了适用于客车室内生物源性污染物扩散的数值模拟方案，并通过参考相关实验对其进行了有效验证。2、通过对人的咳嗽和打喷嚏近似工况进行数值模拟，证明了喷嚏活动产生的生物性污染物传播距离最远、速度最快、扩散范围最大，潜在的健康危害也最大。3、数值模拟了某型空调客车内，不同位置乘员喷嚏活动中产生的生物性污染物的扩散流动，分析了喷嚏污染物的浓度分布特点与区域扩散规律，并提出了客车空调送回风型式改进方案。4、依据客车室内流场特点和乘员座位布置，在改进的送回风

6、型式基础上，对空调送风口位置、送风角度进行了个性化设置，并且，对空调送风速度的设定提出了建议。5、以瞬时浓度、累积浓度和滞留时长作为健康风险指标，评估了客车空调通风改进方案的喷嚏污染物扩散的控制效果，评估结果表明，喷嚏污染物的扩散范围大大缩减，各区域悬浮浓度显著降低，滞留时长明显减小。6、依据客车室内喷嚏污染物健康风险的区域评定分析，对客车万方数据I进行健康风险区域评级，为遭遇性呼吸传染紧急情况，提供了疑似病源的安置建议。关键词：客车，空气品质，生物源性污染物，数值仿真，离散相模型万方数据IIABSTRACTUrb

7、anbusisthemainmeansoftransportationforthepeople’stravelling,it’sinternalflowfieldqualityandpollutantdiffusioncontroliscrucialtotheoccupantshealth.Thedomesticandoverseasrelatedresearchinformationshowsthat,theaveragelevelofpollutantsinvehicleisabout10timeshigher

8、thantheoutside,whichmaycausevariousadversereactionsinhuman.Meanwhile，thelargeaccumulationofbiologicalcontaminantswilleasilyleadtothespreadofdiseases.Itwillleadtotheserioushealthcri