局部排风是捕集工业建筑室内污染物、维持工业建筑室内环境的重要手段。然而,传统的局部排风的末端装置局部排风罩由于轴向气流速度衰减较快,控制范围十分有限,难以有效控制污染物的无组织扩散。龙卷风等柱状空气涡旋具有很强的卷吸效果,将柱状空气涡旋原理应用到局部排风罩中,利用柱状空气涡旋强负压梯度、高轴向速度、长输送距离的特性,可使底部产生的污染物快速聚集并输运到上部位置的排风口处,从而在很大程度上提高局部排风罩对污染物的捕集效率。当前存在的涡旋通风系统采用的多为顶吸式排风罩,而在许多工业生产过程中,散发污染物的位置需要在其上部进行操作、观察等活动,不能在其顶部设置排风罩。因此,有必要研究一种利用涡旋通风的侧吸式排风罩。本研究根据柱状空气涡旋产生原理,提出了一种新型涡旋侧吸排风罩,该排风罩利用送风射流与挡板的碰撞产生角动量气流,然后利用空气自身的粘性作用将角动量传递给底部平面气流,最后在排风口的抽吸气流作用下形成弯曲的柱状空气涡旋,从而将污染物控制捕集。本文首先通过理论推导研究了柱状空气涡旋的基本结构特征,分析了柱状空气涡旋的生成条件,并根据流动模式对柱状空气涡旋进行了区域划分,为将柱状空气涡旋应用于局部排风罩提供理论依据。随后,通过实验方法对新型涡旋侧吸排风罩进行了初步的研究,实验中首先通过流场可视化方法可观察到气流沿着挡板下方形成了弯曲的柱状空气涡旋,将其与传统侧吸排风罩进行对比,可观察到涡旋流场比仅有抽吸流场能够更快更高效地排出污染物,然后改变送风量和排风口位置,测量底部平面的速度场和压力场,得出送风量越大能够提供给底部平面气流更多的角动量,使得涡旋强度增大,且最佳排风口位置位于挡板边线上。最后通过数值模拟方法对该涡旋侧吸排风罩进行了更深入的研究。首先分析了流场中生成的弯曲柱状空气涡旋的结构,然后研究了送风口、排风口及挡板等设置形式对涡旋侧吸排风罩中涡旋流场的影响,并初步得出该新型涡旋侧吸排风罩的最佳设置形式,最后研究了送风量、排风量对涡旋侧吸排风罩捕集效率的影响。主要研究结论如下:1)送风口最佳长度为挡板圆弧对应半径的1/2。送风口长度太小,送风射流不能提供足够的角动量给底部平面气流,产生的涡旋强度较低;送风口长度太大,则送风射流会挤压底部形成的涡旋,使其产生变形,从而导致涡旋的强度降低。2)挡板宽度影响涡旋的强度,为减少涡旋流场卷吸罩外洁净空气,降低能耗,应使涡旋产生于挡板内部,本文根据涡旋在底部平面的产生位置确定最小挡板宽度为0.3m,即为挡板圆弧半径的3/10。挡板越宽,则涡旋的强度越大,在应用中,应根据实际工业环境,尽量采用较大宽度的挡板。3)排风口的最佳位置为:排风口圆心正对于挡板边线,且排风口距离挡板上边缘的距离为挡板圆弧半径的3/10。排风口的位置主要影响涡旋在靠近排风口处的运动轨迹,当涡旋以较规则的圆柱体的形状垂直被吸入排风口,涡旋形状不发生扭曲,此时涡旋强度最大。4)在模型确定的条件下利用DPM模型研究了不同送风速度、排风速度等因素耦合作用下新型排风罩的捕集效率,并确定了最佳送/排风比为0.3,为该新型涡旋侧吸排风罩的实际应用提供设计基础。