二次气动力输送管道数值仿真研究

摘要

气力输送系统是一种利用气体的推动力在管道内输送一些特定的物料的输送系统。上世纪九十年代以来，气力输送的理论研究得到了全面快速的发展，在工程中也有着十分广泛的应用。其理论研究贯穿交叉了很多个学科，研究成果对工程应用、工业生产起到了很重要的指导性作用。本文对研究背景和意义进行了综述，介绍了气力输送系统的组成部分；分析了气力输送系统的优点以及缺陷，从工作原理和输送实质对其进行了分类介绍。对气力输送系统的前人研究成果进行了简单的描述。主要介绍了气力输送系统的流场的特性、表观特征、系统的输送速度、压降损失、以及系统的磨损等方面的研究现状。对气力输送系统的输送机理进行了叙述。主要介绍了输送管道内的气体状态变化、颗粒的运动状态、影响物料在水平输送管道内悬浮的因素、管道内颗粒的阻力系数及料群在流体阻力的确定、输送管道内物料的悬浮运动、压降损失计算等气力输送系统的主要参数。
　　本文以工程应用中出现的问题为研究背景，提出了一种有利于工程应用改进的结构设计，对其进行了数值模拟。建立二维的气力输送二次气动力模型，数值模拟颗粒在经过二次气体推动后在管道内运动状况的变化，主要分析其运动速度的增加以及压强的改变，并分析二次气体对管道中流场的影响；建立气动力管道直径不同的三维模拟，对比相同速率不同流量的气体对管道内物料颗粒的输送状态的影响，以此来得出比较合适的气动力管道直径大小的设计；建立气动力管道相同直径不同位置的三维模拟，对比相同速率相同流量的气体对管道内物料颗粒的输送状态的影响，以此来得出比较合适的气动力管道位置的设计；建立气动力管道相同直径不同深度的三维模拟，分析相同速率相同流量的气体对管道内物料颗粒的输送状态的作用，得出适合的管道深度设计。通过上述模型的模拟以及对比分析，初步确定一个比较合适的设计方案，最后对变径管结构进行必要的模拟分析以及计算求解，对其优化改进，进一步完善本文提出的设计方案。

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1 绪论

1.1 气力输送技术的应用

1.2 论文研究的背景与意义

1.3 气力输送系统简介

1.4 气力输送系统具有的特点

1.5 气力输送系统的分类

2 气力输送系统理论研究进展

2.1 气力输送系统的流场模型研究

2.2 气力输送系统的表观特征

2.3 气力输送系统的磨损

3 气力输送系统输送机理研究

3.1 输送管道中气体的状态变化

3.2 输送管道中颗粒运动状态

3.3 影响物料在水平输送管道内悬浮的因素

3.4 管道中颗粒的阻力系数及料群流体阻力的确定

3.5 输送管道内物料的悬浮运动

3.6 输送管道内的压力损失

4 二次气动力输送结构的设计

4.1 二维模型的流场算法和边界条件

4.2 几何模型

4.3 数值模拟分析

4.4 结论

5 气动力管道不同直径的三维模拟

5.1 简化模型的网格划分图

5.2 边界条件与计算方法

5.3 计算结果分析

5.4 结论

6 气动力管道不同位置的三维模拟

6.1 三种位置下的网格划分图

6.2 流场模拟

6.3 结论

7 气动力管道不同深度的三维模拟

7.1 模型建立

7.2 管道内的流场分析

7.3 结论

8 变径管的使用与优化改进

8.1 变径管关键问题分析

8.2 颗粒在变径管中的运动分析

8.3 颗粒在变径管中的运动轨迹分析

8.4 结论

9 结论与展望

9.1 结论

9.2 展望

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间发表的学术论文和研究成果

致谢