離心式通風(fēng)機內(nèi)部氣粉兩相流場整機全三維數(shù)值模擬.pdf

1、廣泛運用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)中的離心式通風(fēng)機是一種高效率的流體機械。由于通風(fēng)機在工作環(huán)境中不可避免有固體顆粒進入，從而導(dǎo)致了顆粒對風(fēng)機的摩擦、碰撞、反彈、磨損和積聚等問題，影響了葉輪機械的可靠性和使用壽命。為了提高風(fēng)機效率、延長風(fēng)機壽命，所以掌握風(fēng)機內(nèi)部氣固兩相流動規(guī)律是十分必要的。目前利用數(shù)值模擬是研究葉輪內(nèi)部流場的一種主要方法。本文對離心式通風(fēng)機分別對氣體單相流和氣固兩相流進行數(shù)值模擬。
　　 首先運用風(fēng)機實際尺寸在軟件PRO/E中

2、建立物理模型，在GAMBIT中劃分網(wǎng)格，對葉輪和蝸殼較復(fù)雜區(qū)域采用小尺度的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在進口和蝸殼上采用了分區(qū)域劃分，部分采用了大尺度劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在FLUENT中采用三維時均N.S方程和標準K-E兩方程湍流模型為基礎(chǔ)，利用SIMPLE算法，葉輪區(qū)域采用旋轉(zhuǎn)參考系，邊界條件分別為速度進口和壓力出口，對離心式通風(fēng)機進行氣體單相流數(shù)值模擬。當(dāng)氣流場的計算收斂后，對氣固兩相流的數(shù)學(xué)模型采用與單相流相同的邊界計算條件，在進口處設(shè)定離散相射源

3、，采用拉格朗日顆粒軌道模型單相耦合法跟蹤固體顆粒在風(fēng)機內(nèi)部的運動軌跡。通過數(shù)值模擬的計算結(jié)果與相關(guān)實驗文獻結(jié)論一致，得到了風(fēng)機內(nèi)部很多特殊現(xiàn)象，如：二次流，渦流，以及粒徑為0.03mm，0.05mm，0.1mm的顆粒的運動軌跡。
　　 模擬結(jié)果顯示，固體粒子在進入葉輪和葉片的流道中時被分成兩股氣流。由于在進入葉輪時有一個90°的轉(zhuǎn)彎，所以較大的粒子將沖擊在葉輪的后盤上，而后即沿著后盤流動。較小的粒子被氣流帶著轉(zhuǎn)動，并從向著葉輪后

4、盤流動的較大粒子中分離出來。在模擬結(jié)果中還發(fā)現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象：粒子進入葉輪后，管道對固體粒子不再起抽吸作用，粒子將或多或少的彈跳于葉片的工作面上，并且會反彈回來或繼續(xù)著滑動或滾動著過去；較大的粒子直接沿葉片的工作面流動，而非常小的粒子則沿非工作面滑動或粘附于葉片非工作面上，所以這些小粒子有可能沉積在葉片表面的凹坑中；沉積在葉片非工作面上的較小粉塵，開始只有少數(shù)幾處沉積粒子以后沉積區(qū)逐漸變大，直至葉片的非工作面上全部覆蓋上粒子。但是由于流