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基于CFD-DEM方法的垃圾气力输送管道磨损与优化研究
| 论文题名： | 基于CFD-DEM方法的垃圾气力输送管道磨损与优化研究 |
| 关键词： | 生活垃圾气力输送系统;离散单元法;计算流体力学;管道磨损;系统优化 |
| 摘要： | 生活垃圾气力输送系统是指利用空气将生活垃圾通过地下管道转运至中央收集站，进而收集生活垃圾的系统。当管道内生活垃圾和管道壁面之间有较多碰撞时，会产生不同程度的磨损，管道磨损严重时会影响系统的使用寿命和效率。目前对于生活垃圾气力输送管道磨损的数值模拟研究较少，前人的数值模拟多数没有考虑生活垃圾之间、与管道壁面之间的碰撞，而这些碰撞对于研究管道磨损尤为重要。因此，采用考虑碰撞的方法研究管道磨损是十分必要的。 本文以中新天津生态城的生活垃圾气力输送系统为研究对象，确定系统的运行参数等工况，建立仿真模型。研究不同垃圾粒径对气力输送管道磨损的影响，结果表明当垃圾总质量相同时，垃圾粒径越大，管道磨损越严重。利用CFD-DEM方法对生活垃圾气力输送管道内的气体流动特性、生活垃圾的运动分布和碰撞信息等进行研究。结果表明，管道的压力损失沿着内部管道逐渐增大，生活垃圾在管道内同时存在加速和减速，在弯管处产生堆积，弯管下半部分的碰撞较多。磨损方面管道的最大磨损量为8.12×10-4mm，管道的平均磨损深度随时间的增加而增加。 本研究分别对气体速度、管道弯径比、管道弯曲角度三个方面开展对生活垃圾气力输送管道的磨损特性分析。结果表明，在气体速度为15~40m/s的范围内，管道磨损随着时间的增大而增大，在管道弯径比为1.0~3.0的范围内，管道磨损随着管道弯径比的增大而减小，在管道弯曲角度为120~150°的范围内，管道磨损随着管道弯曲角度的增大而减小。研究气体速度为30m/s、管道弯径比为3.0、管道弯曲角度为150°时管道的磨损情况，结果表明生活垃圾气力输送系统的管道磨损得到减小，优化了生活垃圾气力输送系统。 |
| 作者： | 卢汶希 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 苗雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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