颗粒物在眼结膜上的沉降速度预测模型

发布时间：2017-06-09 15:00

  本文关键词：颗粒物在眼结膜上的沉降速度预测模型，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,颗粒物速度沉降模型大体分为三类。经验公式模型、半经验公式模型和概率预测模型。这些模型有各自的特点,用时也存在明显的问题。经验公式模型各项的物理意义不够明确,实用性不强;半经验公式模型往往表达式繁琐,计算量过大;概率预测模型存在不定因素引起的随机误差。因此,本文提出颗粒物在眼结膜上沉降速度的新预测模型。本文首先根据颗粒物沉降速度的定义,分析室内颗粒物受力,接着分析颗粒物在浓度边界层的沉降机理,然后分析出了影响颗粒沉降的主要因素,提出预测模型的微分方程。通过对各项简化后解得微分方程,得到沉降速度的解析法表达式。最后将模型的数值解与经典实验结果进行对比,验证了模型的可靠性。本文得出在低摩擦速度下,致敏颗粒在眼结膜的沉降速度随粒径的增加呈先减小后增大变化,而在较高摩擦速度下,粒径越大沉降速度越大;当致敏颗粒的粒径相同时,空气的摩擦速度越大,其在眼结膜上的沉降速度越大。落入比例最高的粒径列为引发眼科疾病的过敏原重点粒径,需要给予医学上最大的重视。当室内空气运动较剧烈时,沉降于坐姿人体眼结膜的颗粒物越多,引发眼科疾病越几率大。新模型对找到引发眼科疾病的过敏原的重点粒径提供了思路,对影响眼科疾病发病率因素的研究提供了理论参考,具有跨学科的重要意义。本文的解析法预测模型有明显的优势。首先,在保证精度的条件下,新模型多次运用近似公式简化微分方程,不仅减少了大量繁琐公式的输入,而且大大缩短了输出结果的计算时间。再者,不同于经验或半经验公式,新模型其表达式各项物理意义明确,理论性强于经验公式,同时避免了概率模型引起的随机误差。其次,当流场条件变化时,经验公式不能帮助我们了解颗粒物的行为或预测微粒的沉降。最后,新模型考虑了眼结膜与空气之间的温差引起的热泳,该因素是影响颗粒物在眼结膜上沉降速度的重要因素之一,因此,新模型的计算结果更接近实际情况,精度高于不考虑温差的模型。
【关键词】：颗粒物 沉降速度 预测模型 眼结膜
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R122;TU834
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题背景13
• 1.2 国内外的研究现状13-16
• 1.2.1 国内研究现状13-14
• 1.2.2 国外研究现状14-16
• 1.3 室内颗粒污染对人体健康的危害16-18
• 1.3.1 气溶胶颗粒对人体健康的危害16-17
• 1.3.2 生物颗粒对人体健康的危害17-18
• 1.4 本文的研究内容18-19
• 1.5 课题来源19-20
• 第2章 悬浮颗粒物沉降的理论基础20-39
• 2.1 颗粒物的介绍20-28
• 2.1.1 大气颗粒物的来源及组成20-21
• 2.1.2 颗粒物的性质21-23
• 2.1.3 气溶胶颗粒物的分类23-25
• 2.1.4 有关的国家限额标准25-26
• 2.1.5 室内的气溶胶颗粒物26-27
• 2.1.6 空气中存在的微生物27-28
• 2.2 主要参数的介绍28-31
• 2.2.1 雷诺数28-29
• 2.2.2 斯托克斯数29
• 2.2.3 施密特数29-30
• 2.2.4 摩擦速度30
• 2.2.5 沉降速度30-31
• 2.2.6 松弛时间31
• 2.3 颗粒物沉降的受力分析31-35
• 2.3.1 重力31-32
• 2.3.2 布朗扩散力32
• 2.3.3 紊流扩散力32
• 2.3.4 涡泳力32-33
• 2.3.5 热泳力33
• 2.3.6 剪切浮力33-34
• 2.3.7 斯托克斯阻力34
• 2.3.8 其他力34-35
• 2.3.9 综合受力分析35
• 2.4 测定悬浮颗粒物浓度的方法35-38
• 2.4.1 重量法35-36
• 2.4.2 数量法36-37
• 2.4.3 相对浓度方法37
• 2.4.4 生物微粒的测定方法37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第3章 沉降的颗粒物对眼结膜的作用39-44
• 3.1 人眼模型39-40
• 3.2 颗粒物在边界层的运动机理40-41
• 3.3 颗粒物与眼结膜之间的相互作用41-42
• 3.3.1 碰撞与反弹41
• 3.3.2 黏附41
• 3.3.3 二次悬浮41-42
• 3.4 沉积颗粒对眼结膜的生化作用42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 颗粒物在眼结膜上沉降速度的预测模型44-55
• 4.1 颗粒沉降实验与理论模型44-46
• 4.2 经验公式46-48
• 4.2.1 水利光滑区47
• 4.2.2 粗糙过渡区47
• 4.2.3 完全粗糙区47-48
• 4.3 预测模型的微分方程48-49
• 4.4 微分方程解析式的分解49-53
• 4.4.1 布朗扩散项49-51
• 4.4.2 紊流扩散项51-52
• 4.4.3 热泳速度项52-53
• 4.5 预测模型的求解53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 预测模型的验证55-58
• 5.1 预测结果与经典实验数据的对比55-56
• 5.2 较高摩擦速度下沉降速度的预测56
• 5.3 新预测模型的优点56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

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