【摘要】：以PM2.5、PM10為主的細顆粒物是現(xiàn)階段大部分地區(qū)的主要大氣污染物,聲波團聚技術(shù)可以使細顆粒團聚并成長為較粗的顆粒,這有利于常規(guī)過濾式除塵器對PM2.5的過濾。聲波對顆粒物的聚集作用能促使顆粒物在空間內(nèi)產(chǎn)生局部密相區(qū),在局部密相區(qū)內(nèi)顆粒物發(fā)生強烈的相互作用。研究聲場中顆粒物碰撞前的聚集作用以及聲場中顆粒之間的相互作用,有利于完善聲波團聚的力學(xué)機理,為聲波團聚技術(shù)的應(yīng)用提供參考。本文以熱粘性聲學(xué)理論、N-S方程以及顆粒物運動方程為基礎(chǔ),確立了聲場中細顆粒物碰撞前的聚集作用的數(shù)學(xué)模型,研究了聲流和聲輻射力對細顆粒物的聚集作用,并比較了這兩種聚集作用的相對強弱。結(jié)果發(fā)現(xiàn):駐波聲場的聲壓級明顯比非駐波聲場高。聲流速度的對數(shù)和聲壓級呈線性關(guān)系。提高聲波頻率可以提高聲流漩渦的數(shù)量,提高空間的平均聲壓級可以提高聲流漩渦的強度。聲流產(chǎn)生的漩渦主要集中在平行于聲波傳播方向的壁面上,縮小平行于聲波傳播方向的壁面之間的距離有利于提高整個空間的聲流強度。聲輻射力促使顆粒物聚集在空間聲壓級最低的位置,并且這些聚集位置的數(shù)量隨著聲波頻率的增加而增加。當(dāng)雷諾數(shù)較低時(Re1),顆粒物所受的聲輻射力和曳力(由聲流產(chǎn)生)的比值和聲壓級無關(guān)。聲波頻率、顆粒粒徑分布和團聚箱體的幾何結(jié)構(gòu)是調(diào)控聲輻射力和聲流的相對強弱的關(guān)鍵因素。從理論上對比研究了聲波尾流和共輻射壓的影響因素,比較了聲波尾流和共輻射壓的相對強弱,并將聲波尾流和共輻射壓與聲流和聲輻射力進行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在顆粒之間的距離較小的情況下,共輻射壓的作用強于聲波尾流的作用。當(dāng)顆粒間距較大的時候,共輻射壓的作用弱于聲波尾流的作用。在顆粒之間的距離增加到一定值后,共輻射壓,聲輻射力以及聲波尾流產(chǎn)生的曳力會在平行于聲波傳播方向上相互抵消,達到平衡狀態(tài)。在理論計算與分析的結(jié)果的基礎(chǔ)上,搭建了實驗臺,通過實驗觀測到“顆粒墻”現(xiàn)象,驗證了仿真所得到的關(guān)于顆粒物“平衡狀態(tài)”的結(jié)論。實驗研究了頻率和顆粒物粒徑對團聚效率的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):駐波聲場中顆粒物團聚效率存在“雙峰”結(jié)構(gòu),即存在兩個聲波頻率最佳值;此外,通過實驗還發(fā)現(xiàn)粒徑越大的顆粒物團聚效率越高,這證明了細顆粒物碰撞前的聚集作用能夠促進細顆粒物的團聚。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景和意義根據(jù) 2016 中國環(huán)境公報[1]，在全國范圍內(nèi)接受調(diào)查的 338 個城市中，，有 254個城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標，所占比例為 75.15%。圖 1-1 為 338 個城市的六項主要污染指標的不同污染程度的城市比例，其中 PM2.5 超標的城市占比 71.9%。此外，以 PM2.5 為首要污染物的天數(shù)占重度污染天數(shù)的 80.3%，以 PM10 為首要污染物的占的天數(shù)占重度污染天數(shù)的 20.4%。以上數(shù)據(jù)說明細顆粒污染物（PM2.5）是目前我國的主要大氣污染物，PM2.5 的污染程度直接決定了絕大部分城市能否達到國家規(guī)定的環(huán)境標準。由于我國地形地貌復(fù)雜多樣，并且區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大，這也造成國內(nèi)大氣中細顆粒污染物呈現(xiàn)較強的區(qū)域集中的現(xiàn)象。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論1.1 課題研究的背景和意義根據(jù) 2016 中國環(huán)境公報[1]，在全國范圍內(nèi)接受調(diào)查的 338 個城市中，有 254個城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標，所占比例為 75.15%。圖 1-1 為 338 個城市的六項主要污染指標的不同污染程度的城市比例，其中 PM2.5 超標的城市占比 71.9%。此外，以 PM2.5 為首要污染物的天數(shù)占重度污染天數(shù)的 80.3%，以 PM10 為首要污染物的占的天數(shù)占重度污染天數(shù)的 20.4%。以上數(shù)據(jù)說明細顆粒污染物（PM2.5）是目前我國的主要大氣污染物，PM2.5 的污染程度直接決定了絕大部分城市能否達到國家規(guī)定的環(huán)境標準。由于我國地形地貌復(fù)雜多樣，并且區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大，這也造成國內(nèi)大氣中細顆粒污染物呈現(xiàn)較強的區(qū)域集中的現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X513

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本文編號：2608047