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细小粒子在我们的日常生活中随处可见,自然中的云雾雨雪等天气与大气中的细小粒子息息相关。人们利用它们为我们服务,例如:喷雾剂、干粉灭火器等;而它们的存在有时也会给我们带来了巨大的危害,例如:雾霾污染、工业排放源等。大量的细小粒子弥散在气体介质中,就形成了气溶胶分散体系。气溶胶污染对环境的影响是,引起能见度下降,以及反射太阳光线吸收太阳辐射而促进大气升温;对人体的影响是,渗入人体呼吸系统,危害人体健康,以及携带真菌和病毒传播导致地区性流行病的爆发。2011年3月的日本福岛核辐射泄漏事故,以及2011年至2013年秋冬季节中北京和各大城市的雾霾污染事件,都涉及到细粒子的输运、团聚、沉降等行为。 气溶胶分散系中的分散相分为固体小颗粒和液体微液滴,通常在实际情况中为两种分散相的混合物。以往的研究中一般都没有对这两种分散相加以区分,而本研究中分别单独进行了固液细粒子实验,并尝试了固液细粒子混合实验。根据空气-小颗粒两相流和空气-微液滴两相流的流动特点,改进建立了两相流实验系统,分别采用颗粒发生器和微液滴发生器发散两种分散相。实验段采用带有石英玻璃视窗和“凹”字形冷却水流道的窄矩形实验通道。数据采集系统采用三维激光粒子动态分析仪(PDA)实现对两相流流场的无干扰实时在线测量。实验结果表明,两种分散系多相流的速度场具有相似的规律,其轴向速度分布近似于倒“U”型分布、径向速度分布近似于“山”字型分布、轴向脉动速度分布近似于“V”型分布,以及径向脉动速度分布近似于“M”型分布。相比固体小颗粒分散相,液体微液滴分散相因为更小更均匀的粒径分布,更小的密度,更良好的导热性,所以速度分布和脉动速度分布曲线更平滑,流场中各相差异性更小。固液细粒子混合实验中,明显的团聚效应使得粒径明显增大,呈现出流道中心最大,逐渐向壁面方向减小的态势;轴向速度分布呈现多峰多谷的规律。 对矩形窄通道中细粒子运动规律特点进行理论分析。在粒子弛豫时间和两相相互作用机制的基础上,建立了通道三区域模型。其中着重研究了对粒子运动影响最大的准层流层,计算分析了细粒子在准层流层中的受力变化,表明距离壁面较近时热泳力超过横向Saffman力是细颗粒发生热泳沉积的重要原因。