有限空间,尤其是人们居住的室内空间中,空气环境与人体健康息息相关。患病人体通过呼吸活动释放的代谢产物中常含有某些致病物质,健康人体通过呼吸活动吸入这些致病物质而受感染。所以人体的呼吸活动和呼吸微环境中的空气质量直接关系到室内人员的身体健康情况。本课题以人体呼吸微环境为研究对象,主要工作包括:（1）对比分析大气稳定性、有限空间空气稳定性和瑞利-伯纳德不稳定性,并讨论各项判据,即理查森数（iR数）、cG数以及瑞利数（aR数）的物理意义。在大气环境中,iR数表示温差与紊流附加切应力项的比值,但iR数的定义中温差项使用的位温概念不合适或者不方便用于有限空间内,于是cG数被提出,且cG数分母项为Navier-Stokes方程中竖向惯性力项,不同于理查森数的分母项。在有限空间内,另一个与浮力驱动对流相关的无量纲数是aR数。瑞利-伯纳德不稳定性与有限空间空气稳定性都是研究在有限空间内由于上下表面温度差导致空间内部流体流动的物理现象。瑞利-伯纳德不稳定针对的是有限空间内对流发生临界点,而有限空间空气稳定性针对的是有限空间内温度梯度对质点竖向惯性力的影响。（2）通过对有限空间内多重浮力作用的理论分析,在有限空间空气稳定性基础上提出新的温差射流轨迹公式,从而得到多重浮力影响下的温差射流轨迹方程。通过计算发现影响射流轨迹的因素主要有:射流温度0T、周围环境温度eT、初始速度u0、有限空间内温度梯度d T dy、rA数、cG数以及流体域几何大小。当rA>0时射流向上弯曲,相反rA<0时气流向下弯曲。当cG>0时射流沿主流方向传播,cG<0时射流易在主流共轭方向扩散。通过量纲分析或因次分析给出了射流在x轴方向运动距离的计算公式,通过数值结果给出了无量纲系数C1,C2计算步骤。我们发现,稳定型和不稳定型中系数C1一致,充分说明了温度背景效应对射流运动的共轭作用。（3）通过全尺寸真人实验及数值模拟方法深入研究有限空间空气稳定性在常重力与微重力情况下对人体呼吸微环境中污染物传播的作用机理及对其空气质量的影响。通过把有限空间空气稳定性与不同通风方式结合,研究人体呼吸微环境中污染物的对流扩散规律,建立有限空间空气稳定性与通风方式对人体呼吸微环境影响的评价方法。试验结果表明,不稳定型可有效去除呼吸微环境中的污染物。在单人呼吸阶段和双人呼吸实验衰减阶段,不稳定型中CO2浓度约比稳定型中小100-150 ppm。结合真人实测数据,采用计算流体动力学方法建立单人呼吸及双人交互呼吸过程的数值模拟模型,使用雷诺平均方法对对人员呼吸微环境及其周围流场进行模拟计算,并利用实验测量数据验证计算流体力学模拟方法和结果。经比较,实验与模拟之间的最大误差稳定型中为7.61%,中性型中为4.79%。不稳定型中为4.27%。通过对室内温度分布、流场速度分布以及污染物浓度分布的研究,建立不同稳定性条件下呼气污染物的传播及分布规律（4）分析在通风房间（全面通风）中不同有限空间空气稳定性条件下,单人呼吸微环境与双人交互呼吸微环境中的污染物暴露情况,进而评估室内人员污染物暴露风险,并找到人体暴露水平与通风方式及有限空气稳定性的关系。在呼吸气流的初始释放阶段,个人暴露水平主要取决于呼吸活动,随着污染物离污染源距离越远,有限空间空气稳定性与通风对呼吸微环境中的人员暴露情况的影响越来越重要。在稳定型中,呼吸微环境严重污染,人体局部暴露水平较高,而不稳定型可以大大降低室内人员对呼吸微环境中污染物的局部暴露情况。暴露强度取决于室内人员暴露于被污染环境中的时间与人员数量。本研究中稳定型的暴露强度是不稳定型的暴露强度的两倍。不稳定型中暴露强度远低于稳定型中的暴露强度。本研究中获得的有空间空气稳定性对人体呼吸微环境中污染物传播的作用机理,可成为判断污染物传播、控制室内空气品质的重要参考标准,在控制污染物的传播,降低疾病传播的风险,保证人体健康方面具有理论及实际意义。研究所提出的新温差射流模型将为温差射流或浓差射流的运动轨迹提供新的预测方法。本研究提出的有限空间空气稳定性概念将为各类型通风系统优化设计和效果评估提供技术手段。可以据此选择最有效的通风空调方式,设计更合理的室内环境控制系统,为绿色建筑节能设计提供理论依据。