烹饪污染物对室内空气品质和人体健康有多重暴露影响，有效地排出烹饪污染物十分重要。高效、适用的油烟捕集技术不仅可以维持室内良好的空气品质，还可以降低排风系统能耗和提高油烟过滤设备的效率。而研究烹饪区的空气流动和污染物扩散规律，是优化厨房局部排风系统气流组织和捕获性能的关键，也是亟待解决的科学问题。
　　本文首先通过测量六道典型中式菜肴颗粒物的时序浓度明确了烹饪颗粒物在0.01-10μm范围内的散发特征和衰减规律。对比西式烹饪，发现了中式烹饪会产生更多的超微米颗粒物。并提出了考虑颗粒物衰减影响的捕获效率计算方法。
　　搭建预送示踪粒子PIV测量方法研究了烹饪热羽流的非定常流动特征。湍流特征分析结果表明热源附近的区域和撞击区域具有更高的湍流强度和间歇性。通过湍流结构分析得到了积分、泰勒和科尔莫戈罗夫空间/时间尺度，为数值模拟计算提供了合适的网格尺寸和时间步长。通过POD分析揭示了烹饪热羽流径向扩散和收缩运动主要由横向速度波动主导。
　　建立了适用于烹饪区流场和颗粒物浓度场研究的PIV测量方法体系，实验验证了颗粒物质量浓度和PIV散射灰度值之间的定量关系，实现了烹饪区全局流场和浓度场的非侵入式准确测量，测量偏差均小于20%。基于流场测量发现了增大排风量和降低安装高度均可以降低流场的湍流强度，抑制热羽流的卷吸从而减少羽流摄动逃逸。基于浓度场探讨了颗粒物的迁移规律，反向浓度衰减系数和浓度半宽度膨胀扩散系数均随着粒径和浓度的增大而增大，并随着排风量的增加而减小。耦合流场和浓度场引入了颗粒物净逃逸速度的概念，从气流组织方面提出了应加大油烟排风罩下边缘和锅附近区域的对流速度来提高系统的捕获效率。
　　最后利用前面建立的测量方法研究了两种新型排风系统的捕获特性。分析了挡板比、吹吸风量、操作干扰等因素对排风系统流场和捕获特性的影响。基于流场测量提出了捕获速度增加系数，得到了最佳挡板比约为2/3。通过涡量识别方法表征热羽流和捕获射流耦合的涡量结构，分析了吹吸风量和操作干扰对热羽流和捕获射流卷吸的影响。基于无量纲分析，建立了排风量、热浮力和捕获射流特征关系的经验数学模型，揭示了捕获射流的强制对流可以有效抑制烹饪热羽流的发展和提升污染物捕获效率的机理。