静电凝并中荷电粒子的运动方程及近似解

本文分析静电除尘器预凝并粒子的运动情况,研究了荷电气固两相流中粒子运动与气流运动的关系,通过对荷电粒子的受力分析,在粒子运动过程中考虑了库仑力、压差力、附加质量力、Stokes阻力以及Basset力对荷电粒子的作用,而忽略其它力的影响,建立了湍流中描述粒子运动的基本方程—BBO(Basset-Boussinesq-Oseen)方程,用谱分解方法进行求解,并得到荷电粒子凝并运动方程的两组近似解,从而确定了粒子运动与气流运动的关系,αr为近似解的重要参数,随着αr的变化,粒子运动的复杂性随之变化。     

直接模拟蒙特卡罗方法在CFD冲蚀预测中的应用

为研究气固两相流中固体颗粒间碰撞对冲蚀的影响,提出一种利用直接模拟蒙特卡罗(Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)方法和计算流体力学(CFD)计算颗粒间碰撞的冲蚀预测方法。使用Eulerian-Lagrangian方法,将气相作为连续相,通过Navier-Stokes方程求解,颗粒平移运动由离散相模型(DPM)求解。颗粒平移运动由Eulerian-Lagrangian框架下的DPM求解,计算颗粒间碰撞运动时采用DSMC方法以少量采样颗粒代替真实颗粒,碰撞的发生条件通过修正的Nanbu方法判定。分析气固两相流中颗粒间碰撞对弯管冲蚀速率和颗粒分布的影响,结果表明:使用DSMC方法计算颗粒间碰撞,Oka模型的平均百分误差从39.2%降低至27.4%;计算颗粒间碰撞时弯管内拱侧的无颗粒区变小,最大冲蚀位置沿外拱轴线后移5°,同时V形冲蚀痕迹的两翼向外侧扩大。使用DSMC方法计算颗粒间碰撞可以明显降低模型误差,考虑颗粒间碰撞的Oka模型与实验结果偏差最小,是冲蚀预测的最佳模型。     

木纤维脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟

通过对脉冲-旋流气流干燥气固两相流分析及数值模拟的研究,采用欧拉-拉格朗日模型和计算流体力学软件Fluent对脉冲-旋流气流干燥机内部的气固两相流场进行了三维模拟,揭示脉冲-旋流气流干燥木质纤维的机理和传热传质特性。结果表明,加载物料后的气流速度变化明显,并且物料与气流速度有2 m/s左右的速度差,有利于传热传质。气流速度越大,物料停留时间越短。进料速度的增加会在旋流干燥器底部形成一个回流区,易造成物料的返流,并增加了物料在干燥机停留时间。通过对计算出的温度、速度、时间的曲线与实测值进行对比,二者最大相对误差小于10%,验证了fluent气固两相流模拟方法建立的脉冲-旋流气流干燥过程的数学模型是有效的。     

蔬菜种子风力筛选机分离室气固两相流模拟与试验

分离室作为蔬菜种子风力筛选机的重要组成部分,其风机频率和风门开度对种子筛选分离的质量有着重要的影响。利用Fluent软件的RNG k-ε湍流模型和DPM离散相模型,仿真了物料在分离室中的运动过程。用多项式拟合法分析了仿真结果,获得工作参数(风机频率和风门开度)与清选性能(清洁率和损失率)的关系。在此基础上,对清洁率和损失率进行运算,得到清选效率,该指标全面综合地反映了不同工况下清选效果的优劣。由清选效率的三维图及其等值线图能够便捷地分析分离室的最优工作参数。通过以上方法,得到上海青种子、菠菜种子和小白菜种子最优工作参数。分别是风机频率35 Hz、风门开度75%;风机频率42 Hz、风门开度80%;风机频率36 Hz、风门开度80%,对应的清选效率分别是88%、84%和88%。设计实机验证试验,比较了不同工况下清选性能的仿真结果与试验结果,二者吻合度较高,证明了分离室气固两相流模型的可靠性。     

粮食颗粒流动特性的试验与数值模拟

对气体相湍动能采用修正的k-ε二方程模型,颗粒相湍动能采用颗粒动力学方法,考虑两相间的相互作用,应用气-固两相流的欧拉-欧拉双流体数学模型。利用数值方法模拟垂直管内上升流动的行为,得到了管道沿程压降、平均颗粒速度的变化以及输送方向上不同截面处的压力分布。将该模型运用到垂直管气力输送中,结果表明,模拟结果与试验测量结果吻合较好。     

基于神经网络的棉花质量检测系统的可行性分析

研究了气固两相流中固体质量的检测方法,针对棉花气力输送的非均匀性进行了分析,提出了应用神经网络进行棉花质量建模的分析方法,并分析了神经网络建模的过程,确定了系统的研究方案。     

梳齿式采棉机气力输棉系统的探索性研究

对梳齿式采棉机气力输棉系统进行了理论上的可行性分析—选取合适的数值模拟方法、数值计算方法和多相流模型。运用有限元分析和气固两相流理论,通过FLUENT对梳齿式采棉机气力输棉管道进行数值模拟。数值模拟不仅可以很好地观测到输棉管道内部气固两相流的流动情况,而且依据数值模拟结果还可以对梳齿式采棉机气力输棉系统进行结构的设计和改进。这一探索性的研究是可行的,并且在实际生产中具有一定的参考价值。     

气固两相流数值模拟及喉管结构优化—基于草原灭鼠毒饵喷撒机

基于ANSYS Fluent软件,选取标准k-ε湍流模型和DPM模型,采用SIMPLE算法,针对草原灭鼠毒饵喷撒机喷管气固两相流流场进行数值模拟,得到其内部流场静压分布、速度分布图,并通过试验对比验证了数值模拟的可行性,为草原灭鼠毒饵喷撒气力输送系统的设计与优化提供理论依据;最后,通过数值分析不同锥角喉管的毒饵运动特性,得出当喉管锥角选取为3.5°时,能耗较小,同时满足工作要求。     

气固两相流管道流动阻力特性数值模拟

为掌握气固两相流的流动阻力特性,利用计算流体动力学软件CFX,对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟。采用欧拉一拉格朗日法选择数值模拟计算模型,根据模拟对象工况,确定软件模拟条件。通过模拟,对管道系统的特性、操作条件、物料和气体的性质等影响气固两相管流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到了气固两相管流的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积量分布规律,并确定了在特定条件下能耗最小的经济流速。研究成果可为气固两相流的工程设计和理论研究提供参考。（图18,表2,参10）。