原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132321008404

第一作者：王茜雯 环境科学与工程学院 硕士；通讯作者：刘俊杰教授 博导

内容介绍：

在人工高污染喷漆厂房中，喷涂过程中产生了大量的过喷漆雾气载颗粒物，扩散并逃逸到周围空气中，严重影响喷涂室的环境，威胁工人的健康。在喷漆车间内，控制喷漆雾的方法应用最广泛的是控制传播路径的机械通风稀释法和污染物过滤净化处理。通风系统不仅需要大量新风来控制漆雾，而且需要铺设相当复杂的通风管道；而颗粒物捕集过滤净化方法，需要大量的净化器设备和风机能耗；相比之下，源控制的运维投资低，控制效果好。

由于高速喷枪射流涉及到与周围空气的复杂动量和能量交换过程，同时在整个喷涂过程中还伴随着漆雾的夹带和非线性传递特性，源控制技术要求较高，在喷漆间的应用很少。为了探究漆雾逃逸特性，首先采用了PIV实验测量系统，对喷枪喷涂全流场进行可视化拍摄和定量分析，实验测量结果表明，喷枪射流的卷吸以及径向扩散造成颗粒物一次逃逸，其主要由横向速度脉动引起。

针对这种高速、湍流的复杂流动，提出了一种通过优化喷枪喷嘴结构从而在喷枪喷嘴外引入保护性环形气流的源控制方法，并借助粒子图像测速(PIV)系统对喷涂效果进行分析。由于喷枪射流与环形气流的速度比不同，对漆雾会产生不同的控制效果。因此，采用二维粒子图像测速(PIV)系统定量分析了六种速度比下（m = 0 , m = 0.69, m = 0.97, m = 1.19, m = 1.37 和m = 1.68) 环形气流对喷雾流场的影响。结果表明，环形气流增加了轴向速度衰减率，抑制了夹带，将能量和动量传递给喷枪射流，是一种高效的源控制方法。在实验条件下，当速度比为1.19时，控制效果有很大的优势，逃逸量减少了15%左右。此外，发现当涡量最小时，环空流动的控制效果最优，这对喷枪的优化具有指导意义。本研究旨在提供准确的喷雾流场数据，以指导喷枪喷嘴的设计，以控制高污染喷漆厂房中的过喷漆雾颗粒物逃逸。

喷漆厂房内漆雾逸出及控制方法示意图

优化的喷嘴示意图

PIV系统的原理图和测量区域的位置

逃逸量和喷雾效率（m=0，m=0.69，m=0.97，m=1.19，m=1.37，m=1.68）

时间平均涡度等值线图

（a）m=0，（b）m=0.69，（c）m=0.97，（d）m=1.19，（e）m=1.37，（f）m=1.68

——致谢十三五工业厂房项目

（课题编号2018YFC0705304）