基于CFD模拟与实验测量的图书馆室内颗粒物扩散动力学与暴露特征研究

《Gases》：CFD-Based and Experimental Investigation of Indoor Air Quality: Particulate Matter Dispersion and Exposure in Library Buildings

　　室内空气质量（IAQ）是影响居住者健康、舒适度和认知能力的关键因素，尤其在图书馆等人员密集的室内环境中尤为重要。本研究旨在通过实验与计算相结合的方法，量化颗粒物（PM）的扩散动力学和暴露特征。利用Flow-3D软件进行三维CFD模拟，以解析真实室内条件下多种粒径颗粒物（PM0.3–PM10）的瞬态输运行为，并将数值模拟结果与两栋图书馆建筑的原位测量数据进行了对比。研究结果表明，细颗粒物（PM0.3–PM1.0）在居住者呼吸带高度长时间悬浮，而粗颗粒物（PM5–PM10）则主要通过重力沉降，并在地板附近区域累积。数值预测与实验测量的比较显示，PM2.5和PM10的吻合程度优于超细颗粒物组分。然而，由于本研究未计算均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）或决定系数（R2）等定量误差指标，预测一致性水平尚未通过定量方式表达。超细颗粒物的较大差异可能与其对湍流脉动和布朗运动的敏感性更高有关。此外，研究结果还凸显了气流分布、通风配置和空间障碍物在颗粒物输运及局部高浓度区域形成过程中的关键作用。这些发现强调，通风有效性主要受气流模式控制，而非单纯取决于通风量。本研究表明，在实验测量支持下，CFD可为评估室内空气质量提供有效工具，并为缓解室内环境中居住者暴露的通风设计策略提供参考依据。