气力输送真空发生器理论研究及数值模拟

摘要

真空发生器应用在气力输送系统的管道清扫过程中，可以实现通过引入外部气量且不额外消耗压缩空气来增大气量的目的。本文提出了真空发生器在管道清扫中的应用，并设计了真空发生器在气力输送系统管道清扫过程中应用的流程图。 基于索科洛夫理论，本文运用Python软件编写了真空发生器的最优喷射系数、几何结构参数及临界背压的计算程序，并运用数值模拟的方法对理论计算值进行验证，通过对15个真空发生器验证得知，最优喷射系数的理论计算值和模拟值最大误差为18.79%，说明基于该理论所得的值可信度较高。 运用数值模拟的方法，本文还探讨了不同工况和不同几何参数对真空发生器性能的影响。通过对16种不同工况进行模拟得出，存在唯一一种工况使得真空发生器恰好处于极限状态，这时提高工作压力或降低出口背压都会使得真空发生器继续处于极限状态下，但若降低工作压力或提高出口背压就会使得真空发生器脱离极限状态，喷射系数和临界背压会迅速降低。通过对5种不同混合室直径和9种不同喉嘴距的真空发生器在不同压缩比下的模拟分析，得出根据索科洛夫理论设计的真空发生器的混合室直径是最优值，但喉嘴距偏离最优值，喉嘴距的最优值应为喷嘴喉径的大小。真空发生器的喷射系数受混合室直径和喉嘴距的影响，真空发生器的升压能力主要受混合室直径的影响。 为了扩大真空发生器可适应的工况范围，本文探讨了调节喷嘴喉径和调节工作压力两种方式，在保证出口气量不变的同时，可根据变化的出口背压计算出真空发生器的喷嘴喉径或所需的工作压力。

目录

第一个书签之前

符号说明

1绪论

1.1气力输送研究进展

1.2真空发生器国内外研究现状

1.3真空发生器在气力输送系统中的应用

1.3.1真空发生器在气力输送系统中应用现状

1.3.2真空发生器在气力输送管道清扫中的应用

1.4本文主要工作

1.4.1课题研究意义

1.4.2主要研究内容

1.4.3课题思路

2真空发生器理论研究及程序设计

2.1真空发生器工作机理

2.2索科洛夫喷射器计算理论

2.2.1真空发生器喷射系数计算

2.2.2真空发生器背压计算

2.2.3最优喷射系数及临界背压计算

2.2.4真空发生器几何参数计算

2.3程序计算

2.4临界背压程序验证

2.4.1背压对喷射系数影响

2.4.2临界背压程序验证

2.5本章小结

3真空发生器数值模拟及分析

3.1数值模拟的目的及意义

3.2真空发生器在气力输送管道清扫中的应用及计算实例

3.2.1气力输送管道清扫管道压力及气量的计算

3.2.2真空发生器几何结构参数计算实例

3.3真空发生器几何模型及网格模型

3.3.1几何模型及边界条件

3.3.2网格模型及网格无关性验证

3.4最优喷射系数理论计算的准确性验证

3.4.1最优喷射系数程序计算

3.4.2模拟和理论对比验证

3.4.3真空发生器内部流场模拟分析

3.5变工况对喷射系数影响

3.5.1工作压力

3.5.2出口背压

3.6本章小结

4几何结构参数探讨

4.1混合室直径

4.1.1混合室直径对喷射系数影响

4.1.2混合室直径与背压的关系

4.2喉嘴距

4.2.1喉嘴距对喷射系数的影响

4.2.2喉嘴距对背压的影响

4.3本章小结

5真空发生器在实际应用中的调节

5.1喷嘴喉径调节方式

5.2工作压力调节方式

5.3调节方式再探讨

6总结

6.1论文主要结论

6.2论文创新点

6.3论文不足

6.4展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果