4. 结果分析与讨论

采用前述的STACH-3分别模拟以上各工况下的速度、温度和不同粒径颗粒浓度分布，其中置换通风室内的速度和温度分布已经得到实测数据的验证，模拟结果令人满意[10]，下面将主要讨论我们关心的颗粒的分布情况。

图2给出房间中心立剖面(Z=1.825m)的在不同通风量时空气流场，图3～5为不同粒径颗粒在不同通风量房间内的浓度场。由图3～5可见，对于颗粒源在房间中部的置换通风房间内，房间上半部分的颗粒平均浓度比下半部分的相对要高，对房间内颗粒浓度总体而言，随着送风量的增加，颗粒容易被排出室外，房间内颗粒浓度会减小。从其流场图中不难找到原因（图2）：置换通风气流组织在房间的下半部分形成了一个冷空气湖，流动为水平方向且流速比较低。因此比较多的颗粒物通过热羽流作用被送到房间的上半部分，而剩下的颗粒物则在冷气湖中循环运动。随着通风量的增加，颗粒源附近的空气向上的风速增大，热羽流增强，则颗粒物更容易在房间内――特别是向房间上部扩散。

对于颗粒产生源在同一位置的不同粒径的颗粒，随着通风量的变化其分布规律差别很大。对粒径为1 的小颗粒而言，通风量较小的时候，颗粒集中在出风口附近，房间上部的颗粒浓度比较高，如图3（a）所示；图3（b~c）显示，随着通风量的加大，小颗粒在整个房间范围内扩散的，且扩散范围较大。由图5（a）可见，粒径为10 的大颗粒，通风量小的时候，容易沉积在房间的下部；比较图5（b~c）可见，随着通风量的加大，大颗粒向出风口扩散，则房间上部浓度会增加，房间下部浓度减小。比较图3(a)和图4（a）、5（a）可见，随着粒径的增加，颗粒在房间内的分布发生变化，粒径越大，颗粒不再聚集在出风口附近，而越容易往房间下部扩散，通风房间内下部的颗粒浓度相对较高。对比图3～5可见，粒径越大，风量变化对颗粒分布的影响也越大。

总而言之，当颗粒污染源在房间内中心位置时，置换通风容易将颗粒污染物携带到高处从而可能对人的健康造成不利影响。随着送风量的增加，越容易促使颗粒污染物向房间上部扩散；而且粒径越小，扩散范围也越大。

5  结论

通过数值分析比较置换通风三种不同通风量下不同粒径颗粒的分布，可得出如下主要结论：

（1） 置换通风下，通风量是影响室内颗粒分布的重要因素，对不同粒径的颗粒分布影响很大。即使在同样的热源和颗粒源情况下，通风量不同，室内颗粒的分布也有较大差异，从而对室内人体的健康影响也有所不同

（2）同样的风量下，大粒径颗粒扩散范围比小粒径颗粒广，而且小粒径颗粒在房间上部区域浓度比较大，大粒径颗粒在房间下部区域浓度较大。随着风量的增加，小粒径颗粒在整个通风房间内扩散；大粒径颗粒容易向房间上部区域扩散。而且，粒径越大，风量变化对颗粒分布的影响也越大。

（3） 本文研究表明，对于置换通风的房间，选择合理的通风量，合理组织气流，对于维持室内低污染物浓度，有效防御生物污染有着重要的意义。

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