防风网3D数值模拟和粉尘扩散规律研究

摘要

港口露天散货堆场容易产生风蚀起尘现象，飞起尘粒随大气湍流扩散，对周围环境造成严重污染。作为新型防风抑尘措施，防风网对抑制粉尘起尘以及扩散具有良好效果。因此对其防风、抑尘机理需要深入研究，以促进防风网的工程设计和应用。
　　本文在前人研究基础之上，利用CFD软件FLUENT对不同开孔率和不同截面形式的防风网进行了3D实体数值模拟研究，研究了不同截面形式防风网的网后遮蔽效果，浅析了蝶形防风网的防风机理。本文详细分析了网后流场结构，提出了防风网减风效果的综合评估指标——平均减风率，并通过平均减风率以及网后湍流度发展情况综合比较了各防风网性能。数据结果显示:低开孔率网材防风效果好，高开孔率网材网后湍流度变化平稳;蝶形网网后风流线变化平稳，其网后湍流度较低且变化平稳，但其减风效果较平板网略差。之后，对0％-90％开孔率网材进行了2D模拟，评价了网后平均减风效果，指出0h-10h范围内，20％开孔率网材具有最好的减风效果。最后对堆垛表面的流场结构特性做了分析，分析结果表明防风网的设置可以很大程度降低堆垛表面压力、摩擦风速和湍流度，对抑制起尘具有良好效果。
　　除了分析防风网的防风、抑尘效果，本文还对粉尘扩散规律进行了探讨。在高斯模型基础之上，本文深入研究了设置抑尘网后，网对粉尘扩散风速、扩散轨迹的改变，并将过滤捕集机理应用于抑尘网与粉尘颗粒的碰撞问题，提出了在设置抑尘网下的粉尘扩散模型。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 防风网的防风抑尘原理

1．2．2 防风网的研究现状概述

1．2．3 防风网的研究方法概述

1．2．4 防风网的数值模拟研究现状

1．2．5 防风网截面形式的发展

1．3 本文主要研究内容

2 防风网的数值模拟

2．1 数值方法概述

2．1．1 防风网模型

2．1．2 网格处理

2．1．3 网格精度对计算结果的影响

2．1．4 湍流模型选取

2．1．5 边界条件和差分格式

2．1．6 模型验证

2．2 数据结果分析

2．2．1 典型防风网网后流场图分析

2．2．2 防风网后云图分析

2．2．3 蝶形网与平板网近网流线分析

2．2．4 网后风速分析

2．2．5 防风网遮蔽效果评估

2．3 防风网最佳开孔率的确定

2．3．1 数值方法及模型概述

2．3．2 数据分析

3 防风网对堆垛表面流场特性影响的模拟

3．1 数值方法概述

3．1．1 模型描述

3．1．2 网格处理

3．1．3 网格精度对计算结果的影响

3．1．4 湍流模型选取

3．1．5 边界条件和差分格式

3．2 数据结果分析

3．2．1 网后流场矢量图分析

3．2．2 数据点的选取

3．2．3 表面压力系数分析

3．2．4 表面风速分析

3．2．5 湍流度分析

3．2．6 小结

4 露天堆场粉尘扩散规律介绍

4．1 概述

4．2 湍流中粉尘扩散模型的建立

4．2．1 湍流扩散模型介绍

4．2．2 高斯扩散模型的建立方法

4．3 粉尘颗粒的垂直方向运动

5 高斯扩散模型在设抑尘网堆场的应用研究

5．1 高斯扩散模型的应用研究方法简述

5．2 抑尘网对粉尘颗粒扩散运动轨迹的影响

5．3 扩散参数的选取方法

5．3．1 P—G扩散曲线法

5．3．2 中国国家标准规定方法

5．4 粉尘扩散形式确定

5．5 抑尘网与粉尘颗粒的碰撞

5．6 起尘量计算

5．7 粉尘浓度扩散模型

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢