散料氣力輸送若干問題的研究.pdf

1、本文研究了散料的流動(dòng)性及其在彎管中氣力輸送氣固兩相流這一散料氣力輸送領(lǐng)域里的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題.Jenike共軸理論正廣泛應(yīng)用在散料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算之中,但該理論未得到試驗(yàn)驗(yàn)證.本文有針對(duì)性地研究了散料的物性參數(shù)以及內(nèi)摩擦角、壁面摩擦角、安息角,并用示蹤法進(jìn)行了顆粒在筒倉內(nèi)的流線和等時(shí)線的流型試驗(yàn).研究了散料在錐體料斗內(nèi)流動(dòng)時(shí)流量與出口直徑的關(guān)系、流量與散料高度的關(guān)系.著重對(duì)Jenike共軸理論進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,試驗(yàn)結(jié)果表明,有些

2、散料與Jenike共軸理論符合較好,而有些散料與之偏差較大.指出了Jenike共軸理論具有某些局限性.此外,試驗(yàn)結(jié)果還表明錐體料斗出口直徑的大小對(duì)散料相對(duì)速度分布沒有明顯的影響,壁面摩擦角對(duì)散料的最大主應(yīng)變率方向的影響要大于內(nèi)摩擦角對(duì)其的影響.文中應(yīng)用流體力學(xué)理論,以原始變量的N-S方程為基本方程,對(duì)其進(jìn)行高斯濾波,建立了球形顆粒在氣流中的控制方程.在空間上采用標(biāo)準(zhǔn)的三階精度的Galerkin有限元離散,在時(shí)間上采用有限差分法的離散方法

3、,并結(jié)合湍流大渦模擬對(duì)球形顆粒在氣流中的繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬.先以雷諾數(shù)Re=400進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到的顆粒的升力系數(shù)C<,f>、平均阻力系數(shù)CD及斯特勞哈數(shù)St與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都很吻合,驗(yàn)證了程序的可靠性.在計(jì)算不同Re數(shù)下球形顆粒阻力系數(shù)時(shí),得到的計(jì)算結(jié)果較已有文獻(xiàn)的結(jié)果更接近實(shí)驗(yàn)值,而且擴(kuò)大了已有的計(jì)算范圍.在對(duì)Re=8650和10900進(jìn)行的數(shù)值模擬中,得到的顆粒的升力系數(shù)C<,f>與Dhodapkar的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合很好,并得到了顆粒周

4、圍的速度場(chǎng)和壓強(qiáng)場(chǎng)變化過程的重要信息.這些對(duì)顆粒在流場(chǎng)中的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析具有重要的指導(dǎo)意義.氣力輸送系統(tǒng)中,對(duì)彎管段的研究是一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn).本文在進(jìn)行氣力輸送彎管段的數(shù)值模擬中,結(jié)合氣固兩相流連續(xù)介質(zhì)理論和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,充分考慮了界面的質(zhì)量、動(dòng)量、能量湍流輸運(yùn),從兩相湍流瞬時(shí)局部場(chǎng)方程入手,對(duì)其進(jìn)行空間平均,得到了氣固兩相湍流宏觀平均變量的場(chǎng)方程.分析了附加應(yīng)力和湍流應(yīng)力在氣固兩相流中的作用,建立了管道氣固兩相流動(dòng)兩流體模型.在彎管氣