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原文传递气力输送阻力特性的数值模拟

论文题名：	气力输送阻力特性的数值模拟
关键词：	管道运输;气力输送;阻力特性;数值模拟
摘要：	气力输送是利用气体(空气)将物料从一处搬运到另一处的输送方式。由于气力输送具有节能降耗、对环境污染小、循环利用资源等优点,目前已用于矿山、冶金、机械工业、石油化工、建材、食品、电力、农业、轻工业等行业,在工业生产中起着十分重要的作用。本文从流体力学湍流理论以及颗粒动力学模型出发,考虑气固两相间的相互影响、颗粒与颗粒之间以及颗粒与输送管壁之间的相互作用,建立了二维和三维气固两相湍动双流体模型,该模型含有颗粒相输运方程、颗粒相压力、粘性系数、扩散系数、导热系数、颗粒温度等流体力学特性参数,能较全面地反映两相间相互作用、颗粒湍动粘度及颗粒间的碰撞作用。在所建立模型和算法的基础上,采用所建立的数学模型运用FLUENT流体动力学分析软件首先对垂直向上气力输送进行了数值模拟并与文献中的实验结果进行对比,验证了所建立模型的正确性。在此基础上,对影响垂直气力输送过程的各参数如：输送气速、湍动能、管径等进行了系统的研究,得到了各种影响因素下的输送阻力、最佳经济速度和颗粒浓度分布规律。计算结果显示,在垂直输送管中,始终存在一个较高的颗粒浓度区,随着管长的变化颗粒较高浓度区向管中心偏移。对计算结果进行分析,发现气体径向速度、颗粒压力梯度与气固两相湍动是引起颗粒浓度分布不均的主要原因。输送气速对输送过程的影响表现为,在每一恒定输送量下,均存在一个最佳经济速度值。拟合每个最佳经济速度点得到不同输送量下的经济速度线。输送量越大所需的经济速度也越大。输送管管径对输送过程的影响表现为：在同样的输送量下,输送压降随着管径的增大而减小。其次对水平管气力输送过程进行了数值模拟,对影响水平气力输送过程的各参数如：输送量、输送气速、输送管径等对颗粒浓度分布的影响作了研究。结果发现管道截面的垂向浓度分布存在着两种不同的形态,即I型(浓度最大值在管中心附近)与II型(浓度最大值在管底)浓度分布,数值计算结果显示在同样的输送量下,管径越大,颗粒越容易出现I型分布,管径越小,颗粒越容易出现II型分布。在同样的输送条件下,镜面反射因子越小,颗粒越容易出现I型分布。镜面反射因子越大,颗粒越容易出现II型分布。对于同样的物料和输送管,在每一恒定的输送量下,均存一个最佳经济速度,输送量越大,所需的最佳经济速度也越大,且输送量越大输送阻力也越大。在同样的输送条件下,颗粒的镜面反射因子越大,阻力越大。说明管壁面性质对输送过程影响较大。
作者：	朱健云
专业：	能源环境工程
导师：	归柯庭
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文