防風抑塵網作為一種能有效控書散堆料場起塵與擴散的手段， 近年來得以推廣， 並得到學術界的關注。 本文綜述了國內外防風抑塵網的研究現狀和進展。 著重從作用機理、防風效應的影響因素、數值模擬進展及防風網的應用等方面對防風網進行了總結評述；同時介紹了一種新型防風網～一導流型防風網， 即在常規平板型防風網網孔上增設導流翅片， 使來流風繞過料堆產生上揚以減小其對料堆的直接作用力， 並借助數值模擬手段對新型防風網的抑塵性能進行了研究；最後對防風網防風網古稱防風柵、防風障，
廣義的防風網是可以減小風速的任何結構， 如木柵、金屬網、樹籬等。 而工程上的防風網是指減小風強技術的工程裝置， 主要由具有一定開孔率的金屬網板或者由編制、粘接、擠壓成型的非金屬網片、支撐鋼結構、地下混凝土基礎和相應的輔助噴水裝置以及白控儀錶系統組成。
防風網按其移動性能可以分為移動式和固定式。 移動式防風網採用電動升降， 在使用時將防風網上升到一定的高度， 不使用時將防風網降低， 不影響其它作業， 其主要應用於移動性較大的現場作業， 如港口堆場煤炭加工等行業。 而固定式防風網一般被加工成型後裝配到框架上，
防風網的基本原理是通過設置多孔透風的屏障來降低來流風速並減弱其湍流強度， 達到防風抑塵的目的 。 因具有結構簡單、維護方便、營建迅速等特點， 已在農、林、工礦等行業及許多大型港口得到廣泛應用。 本文作者對近年來國內外在防風網方面的研究進行了綜述， 並對防風網未來的研究方向進行了展望。
l 抑塵機理
防風網是利用空氣動力學的原理，
防風網的抑塵機理與網後顆粒的起塵機理密切相關等依據對網後不同距離處顆粒的起動風速的觀測評價了防風網的防風抑塵性能， 指出防風網增大了網後顆粒的臨界起動風速， 因而能達到抑塵的目的。 研究發現當來流風達到顆粒的臨界起動風速時， 料堆表面的顆粒開始跳躍， 且隨著開孔率的降低， 網後顆粒的臨界起動速度逐漸增大。 叢曉春等測定了不同礦料顆粒的起動風速並考察了揚塵量隨風速的變化關係， 結果表明當來流風速低於顆粒臨界起動風速時，
目前， 研究者認為防風網減小了網後風速， 增大了網後顆粒的臨界起動風速從而達到抑塵的目的。 林官明等則應用子波分析對防風網後的湍流信號進行了研究， 發現網後旋渦的能量和發生頻率有顯著地降低， 證明了防風網對起塵的抑制除了表現在降低風速以外還表現在對猝發旋渦的抑， 從而從另一個角度闡述了防風網的抑塵機理。
1
2 防風抑塵效應的影響因素
影響防風網防風抑塵作用的因素很多， 其中防風網的結構對其防風抑塵效應及網後庇護區的大小起決定作用， 瞭解這些結構因素可以更深入的
認識防風網， 並指導結構的設計優化， 提高防風網性能。
2．1 開孔率的影響
開孔率是防風網的開孔透風面積與總面積之比， 作為防風網的結構指標， 是影響防風網防風抑塵性能最重要的因素。 考察了不同開孔率的防風網後平均風速和湍流度的變化。 研究發現，開孔率為20％時，防風網能最有效地減小其背風面的平均風速。與未開孔的防風網相比，開孔的防風網能更好的減小平均風速，而較高開孔率的防風網則能夠提供更好的總體庇護效應。研究發現開孔率在23％~30％時，近網處具有較小的風速。Lee
和Park~231討論了防風網後料堆表面的壓力變化，現開孔率在40％~50％時，防風網能較大程度的減小料堆表面的壓力，對料堆起塵的抑制作用
最強。
防風網的開孔率也是決定網後回流區變化的重要參數。Castro和Ranga等均發現當防風網開孔率大於30％時，網後回流即會消失，而Lee
和Kim等則報導了當開孔率大於40％時，由於通過網的強滲流風的影響，網後平均風速增大，回流消失；而對於開孔率為40％的防風網，網後
流場具有較好的流動特性，網後流場的湍流強度也較小。
此外，Lee等還通過風洞試驗研究了防風網對料堆的庇護效應，研究表明具有最佳庇護效應的防風網其開孔率在30％~40％。而MercerI3~1則報
道了防風網的最佳開孔率在25％左右。綜上所述，開孔率對防風網的防風抑塵性能起著至關重要的作用，但目前國內外對開孔率的研究結果並不一致，這是由於試驗所處的大氣環境、類比及實驗採用的模型不同所致。最佳的開孔率一般在20％~50％。
2
2．2 網高的影響
防風網的高度與庇護範圍密切相關。Torano等考察了露天儲料場顆粒的起塵情況，發現當網高小於料堆高度時，在防風網至網後2倍料堆高度
間的顆粒起塵量最小；而當網高為1倍和1．2倍料堆高度時，在網至網後3倍料堆高度問的顆粒起塵量最小。陳凱華等對某鋼鐵廠露天堆料場防風網防風效果進行了數值類比，結果顯示，在風速一定的情況下，持續增大網的高度並不能達到持續擴大庇護範圍的效果，網高與受保護料堆的高低和料場的面積有直接的關係，網高取值為受保護料堆高度的1．5倍較為適宜。研究發現防風網的庇護範圍隨網高的增加而增。
孫昌峰等：防風抑塵網研究進展大，當達到一個峰值後，網高再增加，防風網的庇護範圍變化並不明顯。
有研究表明 ¨：當防風網的高度為料堆高度的0．6～1．1倍時，網高與抑塵效果成正比；當防風網高度為料堆高度的1．1～1．5倍時，網高對抑塵效果的影響趨於平緩；當防風網高度為料堆高度的1．5倍以上時，隨著網高的增加抑塵效果無顯著的變化，因此防風網最佳高度為料堆高度的1．1～1．5倍。
2．3 網與料堆距離的影響
與開孔率和網的高度相比，網與料堆距離(網至料堆前堆腳的距離)的影響並不十分顯著。Lee等_2 研究發現，在開孔率和網高一定的情況下，改
變防風網與料堆之間的距離對料堆表面的平均壓力並無大的影響。Li Wei等[221則報導了當間距大於4倍的網高時，開孔率為50％的防風網的庇護效應接近于未開孔的防風網的庇護效應。而有研究表 ：當防風網沿料堆腳放置時，由於網後漩渦的影響，極易導致起塵，同時在堆腳和堆頂處滲流風速的降低並不顯著，而在網後2～3倍料堆高度的距離內有一個低風區，減速效果較好。日本的研究表明防風網與最近料堆的距離可控制在1．0～1．5倍料堆高度之內。
此外，l(im 和Lee[331還考察了防風網網孔大小對網後流場的影響，發現在同一開孔率下，隨孔徑的減小，防風網對來流風的阻礙作用不斷增大，滲流風的湍流度也不斷增加。研究了不同的來流風方向對防風網性能的影響，結果表明，防風網的抑塵作用很大程度上取決於來流風的方
向，傳統防風網佈置方式為在料堆四周呈長方形佈置，此時，在來流風向與迎風面呈45。夾角時對網後料堆的抑塵作用較差；而呈八邊形佈置時，對於傾斜角度來流風，防風網的抑塵作用有較大改善。
3 防風抑塵網的工程應用
在防風網的工程應用方面，近年來日本、韓國等所做的研究較多，日本從20世紀7O年代起，就開始對防風網進行相關研究，並將防風網技術應用
於控制港口露天煤堆場的粉塵污染上。韓國浦項科技大學的Lee和Park對POSCO鋼廠5號煤堆場兩側設置的防風網的抑塵效果進行了現場測試，
結果發現網後流場湍流強度減小了50％，總懸浮顆粒(TSP)減少70％~80％。目前，國外應用防風網的案例有日本電源開發株式會社下轄的大型發電廠、中國臺灣台中火力發電廠燃煤儲運場、日本東京電廠、荷蘭鹿特丹港務局等，均取得了較好的防塵效果。
我國大陸防風網防塵技術雖然起步較晚，但近幾年發展較快。交通部水運科學研究所所做工作較多，對神華天津煤炭碼頭、曹妃甸港、秦皇島煤炭碼頭等防風網工程進行了相關的研究及工程設計工作，現已投入使用，其中於2008年10月竣工的秦皇島港煤三期防風網工程是目前世界上最大的防風網工程，每年可直接減少粉塵排放2000多噸l4J。青島科技大學段振亞等[361提出了採用防風網和攔沙網的組合形式來抑止二次揚塵的方法，在此基礎上開發的防風網相繼在某鋼廠500萬噸球團廠料堆場、西柏坡電廠和山東沾化熱電廠堆煤場投入使用。
目前，隨著防風網防塵技術的日趨成熟，防風網在我國的工程應用範圍正逐漸擴大。
4 數值類比研究進展
隨著電腦技術的快速發展，越來越多的研究者開始應用數值模擬方法對防風網後流場進行模擬分析。而應用CFD商務軟體(如Fluent、CFX)對
防風網進行數值模擬已成為趨勢。
4．1 模擬方法
由於防風網後流場表現的是湍流特徵，因此其數值類比的研究進程很大程度上依賴於湍流模擬的研究進展。目前針對湍流的數值模擬方法主要是非直接數值模擬法，即設法對湍流作某種程度的近似和簡化處理，而不直接計算湍流的脈動特性。非直接模擬法主要有兩大類：大渦模擬(LES)法和Renolds平均法(也稱RANS方法)。
大渦模擬法基本思想為用暫態的N—s方程直接模擬湍流中的大尺度渦，不直接模擬小尺度渦，而小渦對大渦的影響通過近似的模型來考慮。Maruyamat41 J利用LES方法對防風網周圍的湍流特性進行了模擬。類比過程採用亞格子尺度模型使控制方程封閉。由於使用了較粗糙的計算網格，模擬過程的計算量與細網格相比大大減輕，模擬結果與風洞試驗結果吻合仍較好。
4．3 導流型防風網
來流風經過常規防風網後，滲流風會直接作用於料堆的迎風面，產生對顆粒較強的作用力，迫使顆粒從料堆表面揚起，形成二次起塵。針對常規防風網的不足，青島科技大學化學工程研究所研究開發了一種新型防風網，通過導流、整流措施，在常規平板型防風網網孔上增設導流翅片，使來流風在導流翅片的作用下沿料堆向上爬升，減小風直接衝擊料堆迎風面的作用力，從而進一步改善防風網的防風抑塵效果。新型防風網模型如圖3所示，採用長孔或橢圓孔，網孔的一側被衝壓成翻邊導流翅片，且翅片與防風網平面呈一定角度，因而對來流風起到導流作用。
場速度向量圖。可明顯看出：導流板具有良好的導向作用。與常規防風網比較，導流型防風網後料堆表面速度較小，滲流風速減小40％左右；項部附近風速減小19％，壓力波動最大可減小60％；湍流強度變化較小，防風抑塵效果好。
5 結 語
防風網作為一種能控制起塵和擴散的有效手段，目的是減小其下風向的風速。目前對防風網防風抑塵效果影響因素的考察主要集中在開孔率、網
高、網與料堆的距離等方面；開孔率是影響防風網作用的關鍵因素，但國內外對開孔率的研究得出的結果並不一致，一般認為，最佳開孔率均在20％50％；網高是影響防風網庇護範圍的重要因素，隨網高的增加防風網的庇護範圍增大，但持續增大網的高度並不能持續擴大庇護範圍；與開孔率和網高相比，網與料堆距離的影響並不顯著，但在網後2～3倍料堆高度的範圍內庇護作用最好。
目前研究者們對防風網的研究取得了長足的進步，研究方向主要集中在防風網防風抑塵方面，如防風網形式、防風網佈置、防風網防風抑塵性能
的影響因素等方面L5 J。防風網抑塵技術逐漸成熟，其工程應用己越來越廣泛。而隨著電腦技術的不斷發展，利用CFD軟體對防風網進行類比已成為研究熱點，其研究結果對人們深入認識防風網並指導裝置的設計優化意義重大。但這些研究大多集中在流體動力學方面，關於防風網結構設計方法、結構穩定性、抗風設計研究l5 7J和承載安全度分析方法以及新型防風網的開發等的研究報導還較少，應是今後研究的重點。此外，在理論上應建立更確切的流場數學模型、網後揚塵量的計算模型以及顆粒揚塵的判據以對防風網的抑塵機理進行更深入的研究。
研究發現，開孔率為20％時，防風網能最有效地減小其背風面的平均風速。與未開孔的防風網相比，開孔的防風網能更好的減小平均風速，而較高開孔率的防風網則能夠提供更好的總體庇護效應。研究發現開孔率在23％~30％時，近網處具有較小的風速。Lee和Park~231討論了防風網後料堆表面的壓力變化，現開孔率在40％~50％時，防風網能較大程度的減小料堆表面的壓力，對料堆起塵的抑制作用
最強。
防風網的開孔率也是決定網後回流區變化的重要參數。Castro和Ranga等均發現當防風網開孔率大於30％時，網後回流即會消失，而Lee
和Kim等則報導了當開孔率大於40％時，由於通過網的強滲流風的影響，網後平均風速增大，回流消失；而對於開孔率為40％的防風網，網後
流場具有較好的流動特性，網後流場的湍流強度也較小。
此外，Lee等還通過風洞試驗研究了防風網對料堆的庇護效應，研究表明具有最佳庇護效應的防風網其開孔率在30％~40％。而MercerI3~1則報
道了防風網的最佳開孔率在25％左右。綜上所述，開孔率對防風網的防風抑塵性能起著至關重要的作用，但目前國內外對開孔率的研究結果並不一致，這是由於試驗所處的大氣環境、類比及實驗採用的模型不同所致。最佳的開孔率一般在20％~50％。
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2．2 網高的影響
防風網的高度與庇護範圍密切相關。Torano等考察了露天儲料場顆粒的起塵情況，發現當網高小於料堆高度時，在防風網至網後2倍料堆高度
間的顆粒起塵量最小；而當網高為1倍和1．2倍料堆高度時，在網至網後3倍料堆高度問的顆粒起塵量最小。陳凱華等對某鋼鐵廠露天堆料場防風網防風效果進行了數值類比，結果顯示，在風速一定的情況下，持續增大網的高度並不能達到持續擴大庇護範圍的效果，網高與受保護料堆的高低和料場的面積有直接的關係，網高取值為受保護料堆高度的1．5倍較為適宜。研究發現防風網的庇護範圍隨網高的增加而增。
孫昌峰等：防風抑塵網研究進展大，當達到一個峰值後，網高再增加，防風網的庇護範圍變化並不明顯。
有研究表明 ¨：當防風網的高度為料堆高度的0．6～1．1倍時，網高與抑塵效果成正比；當防風網高度為料堆高度的1．1～1．5倍時，網高對抑塵效果的影響趨於平緩；當防風網高度為料堆高度的1．5倍以上時，隨著網高的增加抑塵效果無顯著的變化，因此防風網最佳高度為料堆高度的1．1～1．5倍。
2．3 網與料堆距離的影響
與開孔率和網的高度相比，網與料堆距離(網至料堆前堆腳的距離)的影響並不十分顯著。Lee等_2 研究發現，在開孔率和網高一定的情況下，改
變防風網與料堆之間的距離對料堆表面的平均壓力並無大的影響。Li Wei等[221則報導了當間距大於4倍的網高時，開孔率為50％的防風網的庇護效應接近于未開孔的防風網的庇護效應。而有研究表 ：當防風網沿料堆腳放置時，由於網後漩渦的影響，極易導致起塵，同時在堆腳和堆頂處滲流風速的降低並不顯著，而在網後2～3倍料堆高度的距離內有一個低風區，減速效果較好。日本的研究表明防風網與最近料堆的距離可控制在1．0～1．5倍料堆高度之內。
此外，l(im 和Lee[331還考察了防風網網孔大小對網後流場的影響，發現在同一開孔率下，隨孔徑的減小，防風網對來流風的阻礙作用不斷增大，滲流風的湍流度也不斷增加。研究了不同的來流風方向對防風網性能的影響，結果表明，防風網的抑塵作用很大程度上取決於來流風的方
向，傳統防風網佈置方式為在料堆四周呈長方形佈置，此時，在來流風向與迎風面呈45。夾角時對網後料堆的抑塵作用較差；而呈八邊形佈置時，對於傾斜角度來流風，防風網的抑塵作用有較大改善。
3 防風抑塵網的工程應用
在防風網的工程應用方面，近年來日本、韓國等所做的研究較多，日本從20世紀7O年代起，就開始對防風網進行相關研究，並將防風網技術應用
於控制港口露天煤堆場的粉塵污染上。韓國浦項科技大學的Lee和Park對POSCO鋼廠5號煤堆場兩側設置的防風網的抑塵效果進行了現場測試，
結果發現網後流場湍流強度減小了50％，總懸浮顆粒(TSP)減少70％~80％。目前，國外應用防風網的案例有日本電源開發株式會社下轄的大型發電廠、中國臺灣台中火力發電廠燃煤儲運場、日本東京電廠、荷蘭鹿特丹港務局等，均取得了較好的防塵效果。
我國大陸防風網防塵技術雖然起步較晚，但近幾年發展較快。交通部水運科學研究所所做工作較多，對神華天津煤炭碼頭、曹妃甸港、秦皇島煤炭碼頭等防風網工程進行了相關的研究及工程設計工作，現已投入使用，其中於2008年10月竣工的秦皇島港煤三期防風網工程是目前世界上最大的防風網工程，每年可直接減少粉塵排放2000多噸l4J。青島科技大學段振亞等[361提出了採用防風網和攔沙網的組合形式來抑止二次揚塵的方法，在此基礎上開發的防風網相繼在某鋼廠500萬噸球團廠料堆場、西柏坡電廠和山東沾化熱電廠堆煤場投入使用。
目前，隨著防風網防塵技術的日趨成熟，防風網在我國的工程應用範圍正逐漸擴大。
4 數值類比研究進展
隨著電腦技術的快速發展，越來越多的研究者開始應用數值模擬方法對防風網後流場進行模擬分析。而應用CFD商務軟體(如Fluent、CFX)對
防風網進行數值模擬已成為趨勢。
4．1 模擬方法
由於防風網後流場表現的是湍流特徵，因此其數值類比的研究進程很大程度上依賴於湍流模擬的研究進展。目前針對湍流的數值模擬方法主要是非直接數值模擬法，即設法對湍流作某種程度的近似和簡化處理，而不直接計算湍流的脈動特性。非直接模擬法主要有兩大類：大渦模擬(LES)法和Renolds平均法(也稱RANS方法)。
大渦模擬法基本思想為用暫態的N—s方程直接模擬湍流中的大尺度渦，不直接模擬小尺度渦，而小渦對大渦的影響通過近似的模型來考慮。Maruyamat41 J利用LES方法對防風網周圍的湍流特性進行了模擬。類比過程採用亞格子尺度模型使控制方程封閉。由於使用了較粗糙的計算網格，模擬過程的計算量與細網格相比大大減輕，模擬結果與風洞試驗結果吻合仍較好。
4．3 導流型防風網
來流風經過常規防風網後，滲流風會直接作用於料堆的迎風面，產生對顆粒較強的作用力，迫使顆粒從料堆表面揚起，形成二次起塵。針對常規防風網的不足，青島科技大學化學工程研究所研究開發了一種新型防風網，通過導流、整流措施，在常規平板型防風網網孔上增設導流翅片，使來流風在導流翅片的作用下沿料堆向上爬升，減小風直接衝擊料堆迎風面的作用力，從而進一步改善防風網的防風抑塵效果。新型防風網模型如圖3所示，採用長孔或橢圓孔，網孔的一側被衝壓成翻邊導流翅片，且翅片與防風網平面呈一定角度，因而對來流風起到導流作用。
場速度向量圖。可明顯看出：導流板具有良好的導向作用。與常規防風網比較，導流型防風網後料堆表面速度較小，滲流風速減小40％左右；項部附近風速減小19％，壓力波動最大可減小60％；湍流強度變化較小，防風抑塵效果好。
5 結 語
防風網作為一種能控制起塵和擴散的有效手段，目的是減小其下風向的風速。目前對防風網防風抑塵效果影響因素的考察主要集中在開孔率、網
高、網與料堆的距離等方面；開孔率是影響防風網作用的關鍵因素，但國內外對開孔率的研究得出的結果並不一致，一般認為，最佳開孔率均在20％50％；網高是影響防風網庇護範圍的重要因素，隨網高的增加防風網的庇護範圍增大，但持續增大網的高度並不能持續擴大庇護範圍；與開孔率和網高相比，網與料堆距離的影響並不顯著，但在網後2～3倍料堆高度的範圍內庇護作用最好。
目前研究者們對防風網的研究取得了長足的進步，研究方向主要集中在防風網防風抑塵方面，如防風網形式、防風網佈置、防風網防風抑塵性能
的影響因素等方面L5 J。防風網抑塵技術逐漸成熟，其工程應用己越來越廣泛。而隨著電腦技術的不斷發展，利用CFD軟體對防風網進行類比已成為研究熱點，其研究結果對人們深入認識防風網並指導裝置的設計優化意義重大。但這些研究大多集中在流體動力學方面，關於防風網結構設計方法、結構穩定性、抗風設計研究l5 7J和承載安全度分析方法以及新型防風網的開發等的研究報導還較少，應是今後研究的重點。此外，在理論上應建立更確切的流場數學模型、網後揚塵量的計算模型以及顆粒揚塵的判據以對防風網的抑塵機理進行更深入的研究。