灰尘在风管中运动轨迹的数值模拟
式中：为气体相速度,为颗粒速度,为流体动力粘度,为气体密度，为颗粒密度，为颗粒直径， Re为相对雷诺数（颗粒雷诺数
2.2颗粒相的边界条件
（1）进口（初始）条件
本计算尘粒从通道入口喷入，速度与气流速度相同
（2）壁面边界条件
本计算在壁面采用逃逸离散相（reflect）边界条件：颗粒在此处反弹而发生动量变化。
（3）出口边界条件
本计算的颗粒相在出口取为“escape”边界条件
3.计算结果及讨论
本文分别对通道内尘粒的运动轨迹进行了模拟。在模拟的过程中，只改变进口的速度和尘粒的粒径，其它条件不变。
图3 进口速度为2.2m/s，粒径为70时，尘粒的运动轨迹曲线
由图3中可以看出，尘粒经过一定时间运动到通道底部。尘粒的运动轨迹与尘粒所受到的力密切相关。当尘粒在通道内运动时,它受到重力和拖曳阻力的作用。重力的大小与尘粒的粒径密切相关，拖曳阻力的大小与尘粒和流体的速度差具有直接的关系。由上图可知对于尘粒的粒径为70，进口风速为2.2m/s的工况，重力的作用比拖曳阻力的影响大，最终尘粒能够沉降到通道底部。
图4是当尘粒和流体的进口速度为2.2m/s时,不同粒径的尘粒的运动轨迹曲线。从图中可以看出尘粒的粒径在1～10之间时，尘粒没有沉降的趋势, 不能运动至通道底部；当尘粒的粒径大于10，尘粒开始有沉降的趋势，当尘粒的粒径达到50时，尘粒能够运动至通道底部；之后随尘粒粒径的增大，颗粒越快运动至通道底部。当尘粒的粒径达到70时, 尘粒沉降至距通道入口0.8m处。粒径在1～10的尘粒,虽然有沉降的趋势,但是并不能沉降至通道底部。
结束语
灰尘的数值模拟是一个复杂的课题。其研究范围之广，存在问题之多。本文仅限于初步的探索。
就笔者在研究中发现和遇到的问题，提出以下几点建议。
（1）时间步长的选取直接决定着计算结果的正确性。因此在以后的计算中需要多加重视。
（2）建议以后的研究中能够进行实验，从而将实验与模拟相结合。
[参考文献]
[1]刘一君。公共场所集中式空调系统污染及健康危害[J].公共卫生与预防医学,2004,15（5）。
[2]李孔清。室内悬浮颗粒数值研究及辐射计算：[学位论文].长沙：湖南大学,2003
[3]Mark Raymond Sippola. Particle Deposition in Ventilation Ducts：[serial online].America： the University ofCalifornia,2002
[4] 陶文铨。数值传热学（2）[M]. 西安：西安交通大学出版社,2001
[5] 苏明旭等。管式电除尘器中粉尘运动轨迹的数值模拟：[南京航空航天大学学报].2000,4
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