散料的流动性及其在弯管中气力输送的研究

摘要

该文研究了散料的流动性及其在弯管中气力输送气固两相流这一散料气力输送领域里的重点和难点问题.Jenike共轴理论正广泛应用在散料的存储和运输设备的设计和计算之中,但该理论示得到试验验证.该文有针对性地研究了散料的物性参数以及内摩擦角、壁面摩擦角、安息角,并用示踪法进行了颗粒在筒仓内的流线和等时线的流型试验.研究了散料在锥体料斗内流动时充量与出口直径的关系、流量与散料高度的关系.着重对Jenike共轴理论进行了试验验证,散料气力输送属两相流,与单相流相比,问题要复杂得多.该文分别从单颗粒在无界流场中的绕流、颗粒的速度松弛及气固两相流三方面入手对这一问题进行了试验研究和数值模拟.在研究气固两相流动的非平衡特性时,运用了松弛的概念.给出颗粒和颗粒群速度松物理意义,并就单颗料和颗粒群受力情况进行了系统全面的分析.讨论了单颗粒阻力系数与颗粒群阻力系数的关系.分析了球形颗粒重力沉降以主球形颗粒在任意流动中的运动情况.气力输送系统中,对弯管段的研究是一个难点和重点.该文在进行气力输送弯管段的数值模拟中,结合气固两相流连续介质理论和运动学理论,充分考虑了界面质量、动量、能量湍流输送,从两相湍流瞬时局部场方程入手,对其进行空间平均,得到了气固两相湍流客观平均变量的场方程.分析了附加应力和湍流应力在报固两相流中的作用,建立了管道气固两相流动两流体模型.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

§1.1课题的研究背景

§1.2气力输送系统介绍

§1.3国内外研究工作的前沿

§1.4文献综述及评述

§1.5本文的研究工作

第二章 料仓内散料流动特性的研究

§2.1散料的物性试验

§2.2圆筒料仓重力场颗粒流型试验

§2.3锥体中散料流动速度分布试验

§2.4数值计算及结果分析

§2.5本章小结

第三章 流场中颗粒受力的数值模拟

§3.1概述

§3.2流场中的数值模拟

§3.3控制方程

§3.4大涡模拟基本原理

§3.5三步有限元原理及计算步骤

§3.6有限元方程的解法

§3.7球形颗粒绕流的大涡模拟模型

§3.8数值模拟的结果与分析

§3.9本章小结

第四章 气固两相流动颗粒运动分析

§4.1单颗粒松弛过程

§4.2单颗粒阻力系数

§4.3单颗粒运动方程

§4.4颗粒的重力沉降

§4.5在任意流动中的颗粒

§4.6颗粒群的阻力

§4.7颗粒群的松弛过程

§4.8本章小结

第五章 散料颗粒气固两相流理论分析

§5.1概述

§5.2两相流的体积平均方程

§5.3两流体模型

§5.4两相湍流的本构关系

§5.5本章小结

第六章 弯管中散料输送的试验研究

§6.1试验装置及试验方法

§6.2试验结果分析

§6.3本章小结

第七章 弯管中散料输送的数值模拟

§7.1概述

§7.2弯管气固两相流大涡模拟控制方程

§7.3控制方程的离散形式

§7.4有限元方程的解法

§7.5数值模拟的结果与分析

§7.6本章小结

第八章 结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢