由于对颗粒物污染认识的不断深入，细微颗粒物对环境及人体健康的影响 越来越受到重视。对细微颗粒物的监测和控制，已成为大气和室内空气环境研 究的重要方向之一。分级采样是颗粒物监测的重要方法；高效捕集是控制细微 颗粒物污染的主要技术手段。 惯性冲击器是最重要的颗粒物采样器之一，被广泛用于大气颗粒物的分级 采样。本文从计算流体力学角度，分析了惯性冲击器内部的两相流场，模拟了 不同参数下气固两相流的分离规律，对冲击器的粒径分级性能进行了理论上的 分析，对冲击采样器的研制具有指导意义。 结合上海市科委重点攻关课题“大气颗粒物采样技术研究”的要求，本文 设计了一种采样流量为100L/min的冲击采样器，利用大型CFD软件CFX进行 了多参数下的数值模拟和参数优化，并在实验室进行了模型试验，得出了一组 采样器的样机。 通过数值模拟和模型实验得出，(1)按照Marple设计准则设计出的冲击器， 其切割粒径偏大且切割锐度不能满足要求；(2)除了喷嘴的宽度和长度，碰撞 距离、碰撞板材料、气流速度等因素都会影冲击器的分级特性；(3)当其它参 数不变时，碰撞距离S越小，冲击器的切割粒径dp50越小，且切割锐度бg越高； (4)St50一定时，喷嘴Re数在1500～3000范围内变化对冲击器的切割特性基本 没有影响；(5)喷嘴Re数一定时，St50值越小，则冲击器的切割粒径越小，且 切割锐度越高；(6)当其它参数不变时，喷嘴喉部长度T的变化对冲击器的切 割特性基本没有影响；(7)当其它参数不变时，碰撞板宽度M值的变化不会影 响冲击器的切割特性；(8)当其它参数不变时，随着喷嘴入口角度α的增大， 切割粒径dp50减小，且切割锐度增加；(9)切割器的喷嘴Re数=1500～3000时， 重力对冲击器的切割特性基本没有影响；(10)采用硬质铝板表面涂粘性层，与 采用PUF填充材料浸润油脂作为碰撞板相比，二者的切割曲线较为接近，后者 的切割粒径略小，但切割锐度稍差；(11)PUF材料的主要优势在于较大的容尘 量，可以连续采样较长时间而不用更换碰撞板；(12)PUF材料作为碰撞板材料 时，其表面必须浸润油脂，否则切割特性变坏，切割曲线变得平缓，难以满足 切割锐度的要求。 结合上海市环境监测中心课题“吴淞工业区钢铁企业典型污染源颗粒物排 放规律研究”，对大型钢铁企业内颗粒物污染情况进行了系统研究。通过典型污 染源排放烟尘、环境空气颗粒物、车间空气颗粒物、降尘的监测和分析，得出 结论：(1)袋式除尘器的总效率比电除尘器要高，而采用覆膜滤料的正压袋式 除尘器的效率最高，发现了被测袋式除尘器具有明显的过滤效率谷值粒径；(2) 电除尘器实际运营参数(电场风速、工作电流及电压)均偏低，虽实际除尘效 率尚属正常，但并未充分发挥设备应有效能，有改进余地；(3)环境空气颗粒 物的质量浓度峰值约为1um，且受附近工作车间无组织排放影响较大；(4)厂 区内颗粒物多为细颗粒，且总浓度约为非工业区的4～5倍。 论文最后，调查了钢铁企业的颗粒物污染的主要来源，提出了钢铁企业颗 粒物污染控制的建议。 关键词 惯性冲击器、计算流体力学、数值模拟、切割特性、结构设计、钢铁企业、 颗粒污染物、排放规律