外涡型静电旋风分离器内气固两相流的数值模拟

摘要

在普通旋风分离器内的特定位置上安装电晕极即构成静电旋风分离器，其具有结构简单、运行费用低、分离效率高等优点，固体颗粒在分离器内部靠离心力和电场力的综合作用实现分离。本文通过总结前人关于静电旋风分离器的分离机理及其常规旋风分离器内部流场数值模拟的研究成果，指出运用数值模拟的方法研究静电旋风分离器内部气固两相流场对于静电旋风分离器的分离性能的优化设计具有重要的参考价值。 本文在现有静电旋风分离器性能实验台的基础上，采用五孔探针法，测试了电晕极加装在排气管上的静电旋风分离器和未加装电晕极的常规旋风分离器的三维流场分布。文中利用GAMBIT前处理软件对常规旋风分离器和静电旋风分离器划分网格，建立了稳态条件下两者的数学模型。利用二阶迎风格式对控制方程中的对流项进行离散化处理，利用FLUENT求解器对内部流场进行了数值计算，整个求解过程采用压力修正的SIMPLE系列算法。对常规螺旋入口旋风分离器的内部流场采用标准k-ε模型、RNGk-ε模型和雷诺应力模型(RSM)三种湍流模型分别进行了气固两相流动的数值模拟，并利用离散相模型(DPM)统计一定数目的颗粒随机运动轨迹，进而估算出颗粒分离效率和切割粒径的大小。通过数值计算结果分别和实验结果相比较，指出雷诺应力模型和实验情况吻合较好。然后运用雷诺应力模型(RSM)对静电旋风分离器内气固两相流进行了数值计算，模拟了在静电旋风分离器内部电晕极上加电压前后，分离器内部三维流场的变化以及不同入口处的颗粒随机运动轨迹，指出静电旋风分离器对小粒径的颗粒具有较强的分离能力。通过与实验结果的对比分析，指出雷诺应力模型(RSM)适合对静电旋风分离器内高旋流三维流场的数值模拟。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：文中主要符号说明

第1章绪论

第2章静电旋风分离器内气相流场的实验测定

第3章静电旋风分离器内流体的物理及数学模型

第4章数值算法

第5章静电旋风分离器内气固两相流的数值模拟

第6章结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢