环流式旋风除尘器流场结构及固体颗粒运动情况，分析了除尘器内的涡流状况和固体颗粒的运动轨迹及影响除尘效率的因素，为抑制除尘器内流体的湍动和防止粉尘二次卷扬，提高旋风除尘器对亚微米粉尘的去除效率提供理" />

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旋风流场大涡模拟及粉尘运动行为

作　者: 项先忠
导　师: 李建隆
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化学工程
关键词: 环流式旋风除尘器大涡模拟数值模拟旋风除尘器
分类号: TQ021
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本研究以流体模拟软件FLUENT6.2模拟旋风除尘器的学位论文">环流式旋风除尘器流场结构及固体颗粒运动情况，分析了除尘器内的涡流状况和固体颗粒的运动轨迹及影响除尘效率的因素，为抑制除尘器内流体的湍动和防止粉尘二次卷扬，提高旋风除尘器对亚微米粉尘的去除效率提供理论依据；并在大涡模拟结果的指导下，提出了以内构件导流整流提高环流式旋风除尘器性能的措施。所作主要研究工作如下： 1、用FLUENT6.2前处理软件GAMBIT画出环流式旋风除尘器的模拟模型，并根据环流式旋风除尘器自身结构特点和器内气流流动情况，通过合理分区，划出质量较高的六面体网格。 2、运用流体模拟软件FLUENT6.2，基于大涡模拟，对该模型进行模拟运算，并进行合理的分析调试，得到较好的收敛结果。在此基础上分别考察了环流式旋风除尘器一次分离区、环隙和锥体的流场和压力场分布情况。结果表明锥体部分和一次分离区静压成V型分布，切向速度由轴心向边壁先增大后减小，到边壁处减小到零。环隙部分静压随高度的增大而增大，同一截面静压基本呈线性分布，到外筒边壁处达到最大值(950Pa)，环隙底部切向速度(9m／s)要小于环隙顶部切向速度(11m／s)。 3、在一定的入口气速下，采用美国TSI公司智能热线热膜风速仪IFA—300和U型压差计，分别测试锥体内不同截面的切向速度和静压，并与模拟值进行了比较，两者吻合较好，说明大涡模拟结果可靠。 4、在采用标准k-ε模型对湍流流场模拟的基础上，用相间耦合的随机轨道模型对固体颗粒运动轨迹进行初步的考察，并对不同粒径颗粒的分离效率进行了模拟与实验的比较分析。结果表明，颗粒的运动状况有很大的随机性。该方法对于粒级分离效率具有一定的预测性，但不能很好预测环流式旋风除尘器对＜6μm细颗粒的强分离作用。 5、通过对环流式旋风除尘器一次分离区速度矢量图分析，找出影响除尘效率的因素，提出在一次分离区加导流件的构思。用Solidworks软件画出导流件模型，导入GAMBIT，并用Fluent对导流件进行择优，利用优选出的导流件进行实验研究，结果表明加导流件后除尘器性能提高显著。

全文目录

符号说明  10-12
前言  12-13
第一章文献综述  13-34
  1.1 旋风除尘器的发展概况  13
  1.2 旋风除尘器分离机理及其进展  13-15
  1.3 旋风除尘器内的流场及浓度场  15-23
    1.3.1 旋风除尘器内的流场  15-18
    1.3.2 旋风除尘器的浓度场  18-23
  1.4 旋风分离器数值模拟的研究进展  23-31
    1.4.1 湍流模型研究进展  23-25
    1.4.2 两相流动模型研究进展  25-27
    1.4.3 湍流流动的数值模拟方法  27-30
    1.4.4 旋风分离器的数值模拟  30-31
  1.5 项目研究的目的、意义和内容  31-34
    1.5.1 项目研究的目的意义  31-32
    1.5.2 项目研究的内容  32-33
    1.5.3 项目研究的创新之处  33-34
第二章 Fluent在旋风流场模拟中的应用  34-45
  2.1 GAMBIT软件  34-37
    2.1.1 GAMBIT软件简介  34-35
    2.1.2 分区网格概述  35
    2.1.3 生成网格的过程  35-36
    2.1.4 网格质量评价  36-37
  2.2 FLUENT软件  37-45
    2.2.1 FLUENT在旋风流场模拟中的步骤  37-40
    2.2.2 FLUENT中的湍流大涡模拟  40-44
    2.2.3 加快收敛的方法  44-45
第三章环流式旋风除尘器湍流流场的大涡模拟  45-66
  3.1 环流式旋风除尘器与常规旋风除尘器比较  45-46
    3.1.1 常规旋风除尘器的弊端  45
    3.1.2 环流式旋风除尘器的工作原理及优点  45-46
  3.2 环流式旋风除尘器模型网格划分  46-49
  3.3 FLUENT模拟方法选择  49-52
    3.3.1 数值计算方法的确定  49
    3.3.2 求解器的选择  49-50
    3.3.3 动量方程离散格式和压力插补格式的选择  50-51
    3.3.4 压力-速度耦合方程的离散  51-52
    3.3.5 边界条件设置  52
  3.4 计算收敛图  52-54
  3.5 数值模拟结果与讨论  54-62
    3.5.1 速度矢量图  54-56
    3.5.2 环流式旋风除尘器锥体流场与压力场分布  56-58
    3.5.3 环流式旋风除尘器环隙流场与压力场分布  58-60
    3.5.4 环流式旋风除尘器一次分离区流场及压力场分布  60-62
  3.6 环流式旋风除尘器局部涡分析  62-66
    3.6.1 直筒与锥体相接处旋涡  62-63
    3.6.2 环隙内旋涡  63-65
    3.6.3 锥体内旋涡  65-66
第四章环流式旋风除尘器锥体湍流流场的测试  66-77
  4.1 热线热膜风速仪工作原理  66-68
  4.2 IFA300型热线热膜风速计的主要特点  68
  4.3 采集点的设置  68-69
  4.4 探针的校准过程  69-70
  4.5 采集过程  70-71
  4.6 静压测量  71
  4.7 测试结果与讨论  71-77
    4.7.1 静压测试结果  71-74
    4.7.2 切向速度测试结果  74-77
第五章环流式旋风除尘器内固体颗粒运动轨迹模拟  77-87
  5.1 前言  77
  5.2 离散相模型及数值计算方法  77-81
    5.2.1 离散相模型  77-78
    5.2.2 颗粒运动方程和轨迹方程  78-79
    5.2.3 边界与初始条件  79-80
    5.2.4 分离效率的计算方法  80-81
  5.3 颗粒轨迹的追踪  81-85
  5.4 颗粒粒级分离性能预测  85-87
第六章环流式旋风除尘器导流件的模拟与实验  87-97
  6.1 环流式旋风除尘器直筒段模拟速度矢量图  87
  6.2 加导流件构思  87-88
  6.3 加导流件的的环流式旋风除尘器模型  88-89
  6.4 导流件结构的优化  89
  6.5 加导流件前后模拟比较  89-92
    6.5.1 加导流件前后速度等高线图比较  89-90
    6.5.2 加导流件前后一次分离区切向速度模拟比较  90-92
  6.6 导流件的除尘性能实验  92-97
    6.6.1 实验流程  92-93
    6.6.2 环流式旋风除尘器结构尺寸  93
    6.6.3 实验物系及范围  93-94
    6.6.4 实验步骤  94-95
    6.6.5 实验结果与讨论  95-97
结论  97-99
参考文献  99-102
附录1 锥体静压与切向速度实验数据  102-105
附录2 粒级效率试验数据  105-106
致谢  106-107
攻读学位期间发表的学术论文目录  107-108
声明  108

旋风流场大涡模拟及粉尘运动行为

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