张 静,张诗建,朱振宇,张亚飞,姬亚芹(南开大学环境科学与工程学院,天津 300071)

气溶胶采样头在无人机上安装位置的模拟

张 静,张诗建,朱振宇,张亚飞,姬亚芹*(南开大学环境科学与工程学院,天津 300071)

利用流体力学软件CFD对固定翼无人机在海拔1000m高处以30m/s速度飞行时采样头的最佳安装位置进行了模拟.首先利用ICEM CFD前处理软件对无人机模型进行了网格划分;然后利用FLUENT软件及其中的DPM模型先后对气相(连续相)和颗粒相(离散相)分别进行了数值模拟,最后用DPM模型模拟了从速度入口方向以30m/s速度释放粒径为1,2.5,10µm的颗粒物,由颗粒物的轨迹图得到了颗粒物在机身周围的阴影区和密集区厚度.得到主要结论如下:对于本研究中的无人机,在海拔1000m高处,采集PM1,PM2.5,PM10时的气溶胶采样头的最佳安装位置为机身下部距机头距离约 42～75cm,采样头探头距机身下部壁面的距离分别应大于4,4,4.3cm,但不超过 26cm(机身下部距地面距离).

FLUENT软件；最佳安装位置；气相数值模拟；DPM颗粒相模拟

气溶胶会对气候产生影响,例如影响太阳直接辐射、散射和紫外辐射;影响大气微量成分的循环;改变能见度;以及引起城市大气热状态的变化,加剧城市热岛效应等[1].此外,大气气溶胶危害人体健康,排放的大量的SO2转化为硫酸盐,加剧酸雨的形成[2].酸雨会增加土壤酸性、损害植被的生长、污染水体,腐蚀建筑物等[3].

获得更完整的气溶胶粒子的时空分布特征,利用飞行器对大气气溶胶进行航测具有很大的优势.PMS 机……