脉冲气流流场温度场数值模拟

摘要

脉冲气流干燥机内空气的流动状态对其内部物料干燥有重大影响。本研究运用商用软件Fluent模拟脉冲气流干燥机内的流场和温度场并进行分析，为深入理解脉冲气流干燥机理和干燥机改进设计提供理论指导。
　　本研究以脉冲气流干燥机为对象，以计算流体力学(CFD)为理论基础，以Navier-Stokes方程作为控制方程组，采用标准k-ε湍流模型，运用Fluent软件对脉冲气流干燥机内的流场和温度场进行三维稳态模拟，研究结果如下:
　　在直管情况下对气流干燥进行模拟时，入口速度越大干燥的效果越不好，这是因为在直管情况下物料达到温度平衡基本都处于管路的后半段，而入口速度的增大会使物料在干燥段内的时间减少，导致能量损失的同时不能保证物料干燥达到合格。
　　对脉冲气流干燥机的干燥段流场进行数值模拟。在考虑重力的情况下，得到干燥段内部流场的速度、压力、颗粒运动轨迹等，并对这些数据进行了分析与比较。通过数值模拟得出:脉冲管路的主要作用是提高物料和空气的相对速度，相对速度差异越大，物料弥散在热介质中的表面积越大，使表面水分迅速蒸发。各个参数的的剧烈变化阶段大部分集中在管路的入口处到和上升段弯管连接的脉冲管路之间，即粒子在经过转弯段的上半段的时候，干燥就已经基本完成，这说明脉冲管路对物料的干燥具有良好的促进作用，但增加脉冲管路必然会加大能量的损耗，所以在考虑到干燥效率的同时必须考虑能量损耗。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 国内外研究现状、未来发展趋势

1．3 脉冲气流干燥机的工作过程简介

1．4 选题依据

1．5 课题理论意义和实际应用价值

1．6 主要研究内容

第2章 计算流体力学理论基础

2．1 计算流体力学概述

2．2 计算流体力学的控制方程组

2．3 控制方程的离散化

2．4 湍流模型

2．5 CFD的求解过程

2．6 Fluent软件及其在研究中的应用

2．7 本章小结

第3章 直管气流干燥模拟

3．1 建立管路模型

3．11 网格划分的种类

3．12 网格划分的要求

3．2 模拟运算

3．21 压力云图及分析

3．22 速度云图及分析

3．23 辐射云图及分析

3．24 湍流密度云图粒子轨迹图及分析

3．3 本章小结

第4章 脉冲气流干燥机内部的流场模拟

4．1 脉冲式气流干燥机原理

4．2 脉冲气流干燥机内部的流场模拟

4．3 干燥段连续相模拟及结果分析

4．4 耦合模拟及结果分析

4．4．1 压力云图及分析

4．4．2 速度云图及分析

4．4．3 辐射云图及分析

4．4．4 湍流密度云图及分析

4．4．5 粒子轨迹云图及分析

4．4．6 粒子温度云图及分析

4．4．7 粒子辐射云图及分析

4．5 本章小结

第5章 脉冲气流干燥机改进方法

5．1 干燥机的改进

5．2 干燥段混合流场数值模拟

5．2．1 压力云图及分析

5．2．2 速度云图及分析

5．2．3 辐射云图及分析

5．2．4 湍流密度云图及分析

5．2．5 粒子轨迹云图及分析

5．2．6 粒子温度云图及分析

5．2．6 粒子热量辐射云图及分析

5．3 各因素对脉冲干燥管压降的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与进一步研究设想

6．1 主要结论

6．2 进一步研究设想

参考文献

致谢