受限空间内烟气气溶胶形态表征系统开发与量化分析OA
Development of a characterization system and quantitative analysis for morphology of smoke aerosol in a confined space
针对卷烟烟气气溶胶形态特性检测技术缺乏的现状,本研究以人体口腔为例,搭建基于仿生腔体的气溶胶形态表征系统,结合激光同步成像技术与多参数量化方法,实现气溶胶扩散过程的时空可视化及形态特征解析.通过调节卷烟直径调控气溶胶初始流速,根据形态图像提取投影面积(S)、全局平均灰度(L)、区域灰度标准差(σL)和质心迁移(Cx,Cy)等参数,揭示初始流速对受限空间气溶胶扩散行为的调控规律.实验表明,该平台对 S 检测十次的偏差为 0.9%,表明装置检测的稳定性;气溶胶入口流速与 S(ρ=0.96)、L(ρ>0.9)、σL(ρ=0.94)呈显著正相关;这些形态特征的动态演化规律符合指数衰减模型,证实高速气溶胶在腔体曲壁约束下呈低沉降性、高均匀性及小的成团性.本研究开发的检测系统为气溶胶扩散机制与沉积特性的研究提供具有较高精度和较高稳定性的技术工具.
To address the lack of morphological detection technologies for smoke aerosols,this study developed a biomimetic aerosol dynamic characterization system based on the human oral cavity structure.By integrating synchronized laser imaging and multi-parameter quantitative analysis,the system enables spatiotemporal visualization and morphological feature extraction of aerosol diffusion.Aerosol behavior under varying initial velocities(modulated by adjusting cigarette diameter)was investigated through the extracted four key parameters from morphological images:projection area(S),global mean grayscale(L),regional grayscale standard deviation(σL),and centroid migration(Cx,Cy).The results show that the relative deviation for ten repeated detections of S is 0.9%,demonstrating the stability of the device.The positive correlations between inlet initial velocity and S(ρ=0.96),L(ρ>0.9),and σL(ρ=0.94)are also revealed.The dynamic evolution of these feassures aligned with an attenuation-deposition hybrid model,demonstrating high-velocity aerosols in curved-wall confined spaces exhibit the reduced sedimentation,improved uniformity,and intensified clustering.The developed platform provides a robust and precise toolkit for the research on the aerosol diffusion dynamics and deposition characteristic.
沈一淼;李永生;田雨农;廖付;李庆祥;吴可君;钱超;侯晓静;李石头
浙江大学,浙江省化工高效制造技术重点实验室,化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058||浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310024浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310024浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310024浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310024浙江大学,浙江省化工高效制造技术重点实验室,化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058||浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000浙江大学,浙江省化工高效制造技术重点实验室,化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058||浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000浙江大学,浙江省化工高效制造技术重点实验室,化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058||浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310024
化学化工
可视化动态分析衰减模型拟合检测平台构建扩散特征提取烟气气溶胶扩散
visual dynamic analysisattenuation model fittingdetection platform constructiondiffusion feature extractionsmoke aerosol diffusion
《高校化学工程学报》 2026 (2)
241-253,13
浙江大学-浙江中烟联合实验室项目(512104-I2230C).
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