氣溶膠液滴運動及化學轉(zhuǎn)化過程的研究.pdf

1、隨著對能源、工業(yè)、交通等需求的快速增長，大氣顆粒污染問題日益突出。這些顆粒物隨空氣輸運發(fā)生遷移的同時，往往伴隨一系列的化學變化，改變了大氣的化學成分，影響著生態(tài)環(huán)境和人體健康。為此，文中采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對單個氣溶膠液滴及一定濃度分布的氣溶膠液滴群運動和氣態(tài)污染物SO<,2>在氣相、液相的傳質(zhì)、液滴內(nèi)部的化學反應過程進行研究，為污染物控制和去除措施的制定提供理論依據(jù)。本文的主要工作如下： ①極坐標系下建立了SO

2、<,2>在靜止單個氣溶膠液滴內(nèi)外場擴散傳質(zhì)的二維模型?；谟邢薏罘址椒?，數(shù)值計算了氣態(tài)污染物的擴散傳質(zhì)過程，并與其它3種無機氣態(tài)污染物(CO<,2>，HCl，NH<,3>)傳質(zhì)特性進行比較。得出：當污染物的質(zhì)量擴散數(shù)較大時，污染物在氣溶膠液滴內(nèi)部富集程度大，達到準飽和所需要時間長。 ②建立了氣溶膠液滴內(nèi)外流場的運動模型、污染物對流傳質(zhì)模型及液滴內(nèi)部化學反應模型，基于有限體積法及壓力耦合的半隱式法，自行開發(fā)程序數(shù)值研究了氣溶膠液滴

3、內(nèi)外流場結(jié)構(gòu)及化學轉(zhuǎn)化過程。計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行對比，表明：文中建立的模型和方法是可行的。此外，文中還得出：液滴內(nèi)部流體的運動及化學反應提高了污染物傳質(zhì)速率，增加了傳輸質(zhì)量；液相化學反應中四價硫生成六價硫的氧化速率與液滴內(nèi)氫離子濃度有關(guān)。即隨著氫離子濃度的增加，液相生成的六價硫與氫離子濃度的比值越來越接近1。 ③針對大氣中氣溶膠液滴群的擴散及氣、液相傳質(zhì)，建立Eulerian- Lagrangian多相流輸運模型、對流傳質(zhì)及化

4、學轉(zhuǎn)化模型，基于有限體積法和 SIMPLE算法，對大氣環(huán)境中氣溶膠液滴擴散，氣態(tài)污染物SO<,2>在氣、液相的傳質(zhì)以及液相內(nèi)部化學反應過程進行數(shù)值研究，并數(shù)值分析3種不同粒徑大小的氣溶膠液滴沉降及氣態(tài)污染物的對流傳質(zhì)特性，得出：氣溶膠液滴粒徑越小，液滴在大氣中懸浮的時間越長，能夠被傳輸?shù)木嚯x越遠。而且液滴的化學反應使得氣態(tài)污染物去除效應明顯。因此，在數(shù)值研究顆粒物擴散和傳質(zhì)的過程時，氣態(tài)污染物在液滴內(nèi)部的化學反應是重要的因素。