本文關鍵詞：開式空間內旋流發(fā)生器流場特性的實驗與數值研究

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【摘要】：在工業(yè)生產特別是礦井井下生產過程中,許多過程都需要對粉塵、有害氣體等污染物進行控制。通風除塵是消除工業(yè)生產過程中產生的污染物的一個重要途徑。通風除塵系統(tǒng)中粉塵控制捕集設備的捕集效率直接影響到整個系統(tǒng)的除塵效果。為了提高對粉塵的控制和捕集,近年來有學者提出利用旋轉射流作用下的吸氣流動來控制工業(yè)生產中的污染物,并就這一設想設計了相關設備,在國內外開展了一定的研究。然而,由于旋轉射流下吸氣流動流場運動復雜,特別是氣固多相流場的運動特性并未得到完全的闡釋。本文借助流體力學、射流理論及相關理論采用流體仿真計算(CFD)方法對旋流發(fā)生器及其作用流場進行了數值模擬,優(yōu)化了旋流發(fā)生器的結構。從氣相流場速度分布、壓力分布等多個方面對其進行了系統(tǒng)分析,獲得如下研究結果。首先對旋流發(fā)生器內部流場進行了模擬分析,結果顯示從旋流發(fā)生器噴口處噴出的旋轉射流速率分布不均勻,空間分布也不均勻。然后對氣相流場進行了計算,得出作用區(qū)域的氣相流場的速度與壓力分布特性,并且對送風速度,進氣管結構和進氣口數量以及導流罩等影響因素做了系統(tǒng)分析。建立了旋流發(fā)生器的優(yōu)化結構模型,得出其氣相流場的速度與壓力分布特性,并得出了不同參數情況下旋流發(fā)生器的臨界送風量。同時進行了氣固兩相模擬,通過模擬發(fā)現,小的污染物會被旋流發(fā)生器捕捉,很少的一部分顆粒從吸氣口逃離,大部分比較大的顆粒沉積在車間底部,設計的結構符合實際應用。若旋流發(fā)生器進氣口太小,容易被卷吸,造成空氣的污染,大的進風速度容易造成資源浪費,同時影響了風幕的穩(wěn)定性。同時噴口的寬度大小對風幕的形成也有一定影響。旋流發(fā)生器氣相流場為旋轉射流下的抽吸流動,旋轉射流形成的龍卷風效應使旋轉中心形成負壓區(qū),形成的風幕能有效的控制污染源。根據模擬結果中的渦流結構自主設計了一種新的旋流發(fā)生器,采用實驗方法驗證了不同吹吸流量比對旋流發(fā)生器氣相流場的影響以及導流罩對對旋流發(fā)生器氣相流場的影響。
【關鍵詞】：粉塵 旋流發(fā)生器 流體 旋轉射流 數值模擬
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD714.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-30
• 1.1 研究背景和意義18-20
• 1.2 國內外研究現狀20-27
• 1.3 主要存在的問題27
• 1.4 研究內容及思路27-29
• 1.5 研究工作進展29-30
• 2 旋流發(fā)生器理論基礎30-40
• 2.1 人造龍卷風理論分析30-32
• 2.2 射流場特性理論分析32-36
• 2.3 旋流發(fā)生器內部流場數學模型36-39
• 2.4 本章小結39-40
• 3 旋流發(fā)生器及其氣相流場數值模擬40-69
• 3.1 簡化假設與計算步驟40-41
• 3.2 旋流發(fā)生器內部流場模擬41-46
• 3.3 旋流發(fā)生器作用區(qū)域流場模擬46-52
• 3.4 旋流發(fā)生器影響因素研究52-67
• 3.5 本章小結67-69
• 4 旋流發(fā)生器結構優(yōu)化及數值模擬69-91
• 4.1 物理模型69-74
• 4.2 旋流發(fā)生器氣相流場模擬74-76
• 4.3 旋流發(fā)生器臨界進風量的確定76-79
• 4.4 旋流發(fā)生器不同角度流線對比79-80
• 4.5 旋流發(fā)生器氣固兩相模擬結果80-89
• 4.6 本章小結89-91
• 5 旋流發(fā)生器及其作用流場實驗研究91-98
• 5.1 實驗裝置91-93
• 5.2 實驗過程93
• 5.3 實驗結果及分析93-97
• 5.4 本章小結97-98
• 6 總結98-100
• 6.1 主要結論98-99
• 6.2 創(chuàng)新點99
• 6.3 工作展望99-100
• 參考文獻100-105
• 作者簡歷105-107
• 學位論文數據集107

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本文編號：603662