高压气体微孔射流堆积粉料的破散性试验及参数研究

摘要

高压气体微孔射流冲击技术已广泛应用在切割、掘土、引射喷雾防尘、注浆技术等工程领域。立式强力混合机对粉料具有较好的混匀效果，但搅拌桨叶受粉料的冲击及摩擦阻力作用极易磨损，为改善堆积粉料的破散性和提高桨叶的使用寿命，将射流冲击技术应用于通气桨叶对堆积粉料破散过程。本文结合数值模拟和试验研究两种方式，对影响高压气体射流冲击效果的参数进行系统研究，可为射流冲击技术实现在球团堆积粉体领域的应用提供理论支持及技术指导。
　　根据射流冲击的流体动力学原理，分析单股、多股及旋转高压气体微孔射流冲击的流场特性，重点研究射流的流场结构、轴线速度相似性分布规律，掌握不同条件下射流冲击过程的特性规律，并推导出圆断面射流主体段和初始段的速度及流量的关系式，为工程应用计算提供指导。
　　开展了射流冲击参数试验。测定堆积粉粒体的相关物性，得到孔隙率、压缩度、外摩擦系数、内摩擦角和抗剪强度。物性参数试验可为数值模拟提供准确的输入参数，同时为进行射流冲击破散性试验提供相关依据。
　　开展了射流冲击形态和喷距试验。确定不同喷嘴类型在不同射流压强下的最佳喷距，为数值模拟和试验研究提供思路和方案。
　　采用气固Eulerian多相流建立九孔喷嘴三维仿真模型，选择Realizableκ-ε湍流模型对射流冲击粉粒体过程进行数值模拟。研究分析了射流压强、冲击时间、粉料粒径、喷嘴类型和喷距等参数对射流冲击的影响，得到较优的工况参数。
　　开展了射流冲击堆积粉料破散性参数试验。研究不同射流压强、冲击时间、喷嘴类型和喷距等射流参数下冲击堆积粉料的破散性效果。比较分析其孔口深度、切割宽度、破散体积的形成原因，得到冲击效果最佳的一组参数，验证了数值模拟的可靠性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号对照表

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 射流冲击的研究现状

1.4 研究的主要内容

第2章 气体射流冲击的流体动力学

2.1 单股射流冲击

2.2 多股射流冲击

2.3 旋转射流冲击

2.4 圆断面气体射流的工程计算

2.5 本章小结

第3章 高压气体微孔射流冲击参数试验

3.1 堆积粉料的物性试验

3.2 射流冲击形态试验

3.3 射流冲击喷距试验

3.4 本章小结

第4章 高压气体微孔射流冲击堆积粉料的数值模拟

4.1 射流冲击基本方程

4.2 数值模拟过程

4.3 仿真结果及讨论

4.4 本章小结

第5章 高压气体微孔射流冲击堆积粉料的破散性试验

5.1 试验设备

5.2 试验方法

5.3 试验结果与讨论

5.4 本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间已公开发表论文