基于非圆球模式的大气超细颗粒物在沉积和凝并共同-环境科学学报.PDF

第 ３８卷第 ７ 期 环　 境　 科　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．７ ２０１８年７月 　Ａｃｔａ Ｓｃｉｅｎｔｉａｅ Ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ Ｊｕｌ．，２０１８ ＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０１８．００５６ 徐光平，王嘉松．２０１８．基于非圆球模式的大气超细颗粒物在沉积和凝并共同作用下的动力学模型研究［Ｊ］．环境科学学报，３８（７）：２７５７⁃２７６３ Ｘｕ Ｇ Ｐ，ＷａｎｇＪ Ｓ． ２０１８．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｎｏｎ⁃ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｂｏｔｈ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｓｃｉｅｎｔｉａｅ Ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，３８（７）：２７５７⁃２７６３ 基于非圆球模式的大气超细颗粒物在沉积和凝并共 同作用下的动力学模型研究 徐光平，王嘉松∗ 上海交通大学，船舶海洋与建筑工程学院，工程力学系，上海２００２４０ 收稿日期：２０１７⁃１２⁃１９　 　 　 修回日期：２０１８⁃０２⁃０２　 　 　 录用日期：２０１８⁃０２⁃０２ 摘要：数值模拟了封闭环境内非球形超细颗粒物的动力学演化，以探讨颗粒物的沉积和凝并行为．采用泰勒展开方法导出了描述颗粒物动力学 这两种行为共同作用的矩方程．通过与实验结果对比表明：本文得出的矩方程相对于传统的矩方程模型更适于刻画颗粒物的扩散和重力沉积， 报 能够精确地预测它们的动力学演变过程．通过将颗粒形状参数（分形维数，Ｄ ）纳入原始动力学方程，使得颗粒物凝并模型可以较为准确地描述ｆ 真实情况下非球形颗粒的凝并行为．此外在高颗粒物浓度条件下，得出颗粒物的演变主要受到凝并作用的影响，沉积作用则相对较弱． 关键词：非圆球模式；超细颗粒；沉积；凝并；矩方法 文章编号：０２５３⁃２４６８（２０１８）０７⁃２７５７⁃０７　 　 　 中图分类号：Ｘ１６９　 　 　 文献标识码：Ａ 学 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｎｏｎ⁃ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ＸＵ Ｇｕａｎｇｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｓｏｎｇ∗ 学 Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ １９ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１７；　 　 　 ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１８；　 　 　 ａｃｃｅｐｔｅｄ ２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１８ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ａ ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｎｏｎｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ｃｌｏｓｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅｉｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅｍｏｍｅｎｔｅｑｕａｔｉｏｎｓｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｔｏｇｅｔｈｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈｏｆ ａｂｏｖｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ 科 ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｔａｙｌｏｒ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ． Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ ｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅｔｈａｎ ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｎｅｓｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｄｅｐｏ