本文關(guān)鍵詞：垂直螺旋輸送裝置氣固兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 垂直螺旋輸送機(jī) 歐拉雙流體模型 散體力學(xué) 輸送規(guī)律

【摘要】：散貨物料的裝船技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平,而卸船技術(shù)比裝船困難,其最高效率只有裝船技術(shù)的1/4左右。垂直螺旋輸送機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于散體物料輸送領(lǐng)域,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要使用離散元理論的方法對(duì)垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的輸送情況進(jìn)行研究,但是由于離散元理論方法的局限性,很難對(duì)粒徑小且數(shù)量龐大的顆粒在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。本文在流體力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,利用歐拉雙流體模型,對(duì)垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的氣固流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究,主要工作及成果如下:(1)利用散體力學(xué)理論,對(duì)垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)物料的應(yīng)力分布進(jìn)行分析,建立了物料顆粒在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)模型,應(yīng)用物料在垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的圓周速度沿徑向變化的假設(shè),通過分析得到了顆粒的運(yùn)動(dòng)方程。(2)采用歐拉雙流體模型,利用Fluent軟件對(duì)單轉(zhuǎn)速下垂直螺旋輸送機(jī)的輸送過程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了顆粒在垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律。研究結(jié)果表明,顆粒在單個(gè)螺距內(nèi)呈現(xiàn)V形分布,且在垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)呈現(xiàn)正態(tài)堆積。在進(jìn)口處,有一定負(fù)壓的存在,在輸送的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的吸力作用,不易造成堵塞。顆粒的軸向速度在靠近管壁處速度減小,而顆�？偹俣葏s在此處達(dá)到最大值,并利用顆粒角速度和顆粒擬溫度的分布特征分析得到了螺旋葉片外側(cè)造成的磨損嚴(yán)重的原因。(3)在對(duì)單轉(zhuǎn)速顆粒輸送規(guī)律研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)不同轉(zhuǎn)速下,垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)氣固兩相流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明,隨著螺旋轉(zhuǎn)速的增大,顆粒的軸向速度增大,但是輸送過程變得越來越不穩(wěn)定,同時(shí)顆粒在流場(chǎng)中的分布逐漸變得均勻,并且混合程度更好,但是顆粒填充率,軸向力,總力矩以及功率卻隨著螺旋轉(zhuǎn)速的增大而有所減小。(4)根據(jù)模擬工況搭建了一套垂直螺旋輸送實(shí)驗(yàn)裝置,確定了實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試參數(shù),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)影響垂直螺旋輸送性能的因素進(jìn)行研究,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)物料填充率隨進(jìn)料量的增大而增大,但其增幅先增大后減小。螺旋軸扭矩隨進(jìn)料量的增大而增大,其增幅亦逐漸增大。物料整體軸向速度隨著螺旋轉(zhuǎn)速的增大而增大,與模擬值較為吻合,但是實(shí)驗(yàn)得到的顆粒填充率和模擬值得誤差較大,并分析了誤差產(chǎn)生的原因。本文通過對(duì)垂直螺旋輸送機(jī)的輸送過程氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,得到了輸送機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)情況,為新型垂直螺旋輸送機(jī)的研究設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
【關(guān)鍵詞】：垂直螺旋輸送機(jī) 歐拉雙流體模型 散體力學(xué) 輸送規(guī)律
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U693.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)散體物料的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 螺旋輸送機(jī)理論研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 螺旋輸送機(jī)仿真研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 螺旋輸送機(jī)實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 垂直螺旋輸送機(jī)的輸送特性分析19-27
• 2.1 散體物料的力學(xué)特性19-24
• 2.1.1 散體物料的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)19
• 2.1.2 散體物料的基本概念19-21
• 2.1.3 散體物料的應(yīng)力分析21-23
• 2.1.4 散體物料的極限平衡狀態(tài)23-24
• 2.2 散體物料的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性24-26
• 2.2.1 物料在垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)假設(shè)24-25
• 2.2.2 物料在垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分析25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 垂直螺旋輸送機(jī)氣固兩相流數(shù)值模擬方法與模型建立27-39
• 3.1 垂直螺旋輸送機(jī)氣固兩相流模擬方法27-33
• 3.1.1 流場(chǎng)中顆粒的受力分析27-30
• 3.1.2 守恒方程30-31
• 3.1.3 曳力模型31-32
• 3.1.4 顆粒動(dòng)力學(xué)理論32-33
• 3.2 垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的建模與求解33-37
• 3.2.1 多重參考坐標(biāo)系（MRF）的應(yīng)用33-35
• 3.2.2 幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分35-36
• 3.2.3 氣固兩相流數(shù)值模擬設(shè)定36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第4章 垂直螺旋輸送過程模擬結(jié)果及分析39-57
• 4.1 流場(chǎng)內(nèi)區(qū)域劃分40-41
• 4.2 單轉(zhuǎn)速下流場(chǎng)的模擬結(jié)果及分析41-48
• 4.2.1 顆粒體積分?jǐn)?shù)分布41-42
• 4.2.2 顆粒的速度分布42-45
• 4.2.3 壓力分布45-47
• 4.2.4 顆粒擬溫度分布47-48
• 4.3 不同轉(zhuǎn)速對(duì)垂直螺旋輸送性能的影響及分析48-55
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒軸向速度的影響49-50
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)顆粒體積分?jǐn)?shù)分布的影響50-52
• 4.3.3 轉(zhuǎn)速對(duì)填充率的影響52-53
• 4.3.4 轉(zhuǎn)速對(duì)螺旋軸向受力的影響53-54
• 4.3.5 轉(zhuǎn)速對(duì)螺旋軸軸向總力矩和功率的影響54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第5章 垂直螺旋輸送機(jī)內(nèi)流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究57-69
• 5.1 垂直螺旋輸送機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)57-62
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)57-59
• 5.1.2 進(jìn)料系統(tǒng)59-60
• 5.1.3 測(cè)量系統(tǒng)60-62
• 5.1.4 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)裝置主要參數(shù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法62-64
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置主要參數(shù)62-63
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理63-64
• 5.3 垂直螺旋輸送實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-65
• 5.3.1 進(jìn)料量對(duì)物料填充率的影響64-65
• 5.3.2 進(jìn)料量對(duì)扭矩的影響65
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比及誤差分析65-68
• 5.4.1 顆粒整體軸向速度的比較65-67
• 5.4.2 顆粒填充率的比較67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果76

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