強(qiáng)旋氣固流場(chǎng)的湍流特性、穩(wěn)流與整流.pdf

1、本文采用大渦模擬的方法對(duì)Starimand型旋風(fēng)分離器的強(qiáng)旋氣固流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，針對(duì)氣相流場(chǎng)存在的紊亂渦流、“擺尾”、“返混”等影響分離性能狀況，從結(jié)構(gòu)方面提出改進(jìn)措施，對(duì)傳統(tǒng)型分離器增設(shè)穩(wěn)流柱和防返混錐，以改善其流場(chǎng)、穩(wěn)定渦流擾動(dòng)。為驗(yàn)證增設(shè)穩(wěn)流柱和防返混錐的穩(wěn)流效果，采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方式對(duì)研究對(duì)象分類(lèi)別比較。分別從渦流矢量圖、流場(chǎng)速度、壓降、湍動(dòng)能耗散、液體示蹤對(duì)比、質(zhì)點(diǎn)壓力動(dòng)態(tài)脈動(dòng)測(cè)試等幾個(gè)方面重點(diǎn)研究。通過(guò)考察增設(shè)內(nèi)構(gòu)

2、件后對(duì)旋風(fēng)流場(chǎng)的變化規(guī)律，為微米以及亞微米級(jí)顆粒捕獲和旋風(fēng)除塵器性能的優(yōu)化提供參考，并對(duì)旋風(fēng)分離器三維流場(chǎng)的研究提供流體力學(xué)理論依據(jù)。所做的主要研究工作有:
　　(1)利用數(shù)學(xué)建模軟件gambit2.20構(gòu)造幾何模型，對(duì)模型使用流體力學(xué)軟件FLUENT6.2計(jì)算，具體計(jì)算方法采用大渦模擬的數(shù)值方法。分析了Starimand型旋風(fēng)分離器和增設(shè)內(nèi)構(gòu)件的旋風(fēng)分離器的三維速度場(chǎng)分布，壓力場(chǎng)分布和湍動(dòng)能耗散分布情況。結(jié)果表明:在相同的操作條

3、件下進(jìn)氣風(fēng)速為15m/s時(shí)，增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后切向速度的軸對(duì)稱(chēng)性比較好，最大切向速度雖然降低，但分離區(qū)壁面的分離速度并未降低，能達(dá)到較好的分離效果。渦流速度矢量圖中顯示:穩(wěn)流柱穩(wěn)流、導(dǎo)流作用良好，降低了內(nèi)旋流與外旋流交匯處，渦流紊亂的狀況，規(guī)整了渦核尾端的“擺尾”現(xiàn)象。防返混錐的使用有效降低了灰倉(cāng)內(nèi)的湍動(dòng)程度，大大減少了灰斗返氣量。增設(shè)內(nèi)構(gòu)件后，湍動(dòng)耗散能大幅度降低，在旋風(fēng)分離器中部湍動(dòng)耗散能最大降幅為77％。
　　(2)在氣相流場(chǎng)的基

4、礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)外旋流進(jìn)行液體示蹤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增設(shè)穩(wěn)流柱后，下行軸向速度衰減程度小，渦核尾端有足夠能量向下延伸，減少了下錐體附近“擺尾”現(xiàn)象的發(fā)生，有效的減少了內(nèi)旋流和外旋流的相互擾動(dòng)，降低了湍動(dòng)能量的耗散。安裝導(dǎo)流件后，流體在旋風(fēng)分離器內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)明顯增多，有利于提高分離效率。
　　(3)在相同的試驗(yàn)操作條件下，對(duì)比分離器使用導(dǎo)流件前后，質(zhì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)壓力變化、壓降、總分離效率、顆粒分級(jí)效率等性能指標(biāo)，結(jié)果表明，增設(shè)內(nèi)構(gòu)件，對(duì)于碳粉（D50=4