当前,绿色制造作为一种面向可持续发展和循环经济战略的新型制造模式已引起国内外研究院所和先进企业的广泛重视。绿色制造以减少资源消耗、降低环境影响为主要目标,是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。其中,机械加工是一种典型的制造方式,机械加工系统通过机械加工过程将原材料或半成品转化为形状、尺寸、精度合格的成品或零部件的同时,消耗了大量的能量、物料资源,并产生了大量的粉尘、噪声、油雾、固体废弃物等污染排放,直接影响机械加工车间的环境,带来职业健康与安全问题。机械加工车间具有量大面广的特点,针对机械加工车间的环境影响的研究是绿色制造研究中的重要内容。本论文结合国家自然科学基金项目“现代机械加工车间制造系统运行状态信息的系统特性和采集新方法研究(项目编号:50775228)”以及国家科技支撑计划课题“绿色制造技术体系与运行模式研究(项目编号:2006BAF02A01-01)”,对机械加工车间的环境影响进行总体分析,并对其中污染排放中的粉尘特性进行了重点研究。在阐述机械加工车间的系统构成后,分析了机械加工系统的各种资源环境属性,在此基础上,建立了由运行目标层、支撑系统层、运行主线层、底层系统层等四层结构构成的面向环境影响的机械加工车间运行模型,并对模型中的每个层次功能进行详细分析。由于机械加工车间环境影响非常复杂,每一种污染物都需要单独分析和研究,本文选择机械加工产生的主要污染物中研究相对比较薄弱但危害大的粉尘进行了深入研究。分析机械加工粉尘对于人体健康的危害和安全性威胁,以及对机械加工设备和加工质量的影响,指出机械加工粉尘问题随着干切削技术的推广逐渐凸显,随后提出粉尘问题研究内容体系结构框架,并分析指出粉尘特性的发掘、研究与利用是机械加工车间粉尘问题研究的基础与重点,随后展开以单机床机械加工系统为对象和以整个车间为对象的两种层面的机械加工粉尘特性的研究。在对机床单元的粉尘排放特性的研究中,首先分析指出粉尘排放有组织性、粉尘排放过程受机械加工任务和进度影响的动态性和粉尘排放的空间特性。随后重点对粉尘排放的空间特性进行讨论,提出使用粉尘浓度分布的相对指标来描述悬浮粉尘颗粒空间分布特性,通过典型的车削实验,测得不同切削速度下机床附近若干空间点的粉尘浓度,在对实验数据进行处理后一方面获得直观的粉尘浓度分布等值线图,另一方面计算不同方向间和同方向不同距离粉尘浓度。随后在切削气流中引入惰性粉尘颗粒的影响,采用欧拉-拉格朗日多项流模型,对实验条件下的气流场进行数值模拟,并从气流场和能量转换两个角度对实现现象进行定性分析与解释。在对整个机械加工车间为对象的粉尘研究中,首先分析了机械加工车间内粉尘分布的空间动态性和随加工任务变化的时间动态性,以及影响车间内粉尘分布的各种因素,并分类为静态影响因素和动态影响因素。随后针对机械加工车间建筑结构多样、工况复杂、粉尘排放动态性强的特点,提出了一种以COwZ(COMIS(Conjunction of Multizone Infiltration Specialists) with sub-Zones)模型为核心的机械加工车间粉尘的时空分布状态的估计模型。且针对模型的具体实现,讨论了其关键技术:考虑到机床本身对气流的阻碍作用,提出基于COwZ模型空间网格划分的机床组建模拟;提出机械加工细粉尘颗粒排放等效源强的概念及以其为基础的切削粉尘排放的动态表达方法。最后总结了估计方式实施步骤,指出本估计方法只需输入机加车间内各机床的各种工作状态参数、环境因素就可估计出机械加工车间粉尘的时空分布状态。案例研究对一中型混合通风模式下机械车间进行多点模拟和试验,数值模拟结果与现场实测数据能较好吻合,验证了该方法的可用性。