慣性淘析器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文從理論模型、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面分析研究了慣性淘析器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)的特性。采用FLUENT6.2模擬了淘析器內(nèi)氣相流場結(jié)構(gòu)及固體顆粒運(yùn)動(dòng)行為，得到了氣相速度場、壓力場分布及顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析了影響分級效率的結(jié)構(gòu)因素，為抑制器內(nèi)氣體的不規(guī)則湍動(dòng)和防止成品粒料溢出提供了理論依據(jù)。以數(shù)值模擬結(jié)果為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)制造了高效的BIE型淘析器實(shí)驗(yàn)設(shè)備，搭建新型慣性淘析器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了相關(guān)流場測試與實(shí)驗(yàn)研究。所作主要研究工作如下： 1

2、、對慣性淘析器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)中的顆粒進(jìn)行受力分析，探討了各種作用力對顆粒運(yùn)動(dòng)的影響程度。建立模型時(shí)，對氣相場采用歐拉法，建立雷諾時(shí)均方程組，為使方程組封閉，引入k-ε雙方程模型：對固相運(yùn)動(dòng)的描述則采用基于拉格朗日法的隨機(jī)軌道模型。氣固相的耦合問題采用四向耦合來處理，不僅考慮顆粒和氣相的相互影響，還考慮了顆粒之間及顆粒與壁面間的碰撞。 2、在GAMBIT 2.2中建立了慣性淘析器的幾何模型并對其劃分網(wǎng)格，提出了一種進(jìn)行縱向分區(qū)劃分

3、混合網(wǎng)格的新方法。在FLUENT 6.2中，用基于雷諾時(shí)均方程法的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型對UGS型淘析器湍流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。針對UGS型淘析器各部分的改進(jìn)需求設(shè)計(jì)了五個(gè)試驗(yàn)方案，并一一做出了模擬分析，這些探索研究為新型淘析器的開發(fā)提供了思路。設(shè)計(jì)了BIE型淘析器并對其流場進(jìn)行模擬驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果表明：連接加速段和漸擴(kuò)口徑的內(nèi)筒，有效地消除了對流段頂部環(huán)隙的短路流和死旋渦，避免了對沖氣流的相互擾動(dòng)；通過調(diào)整分離段長度和直徑，增大了氣流對顆粒的剪切

4、力，增加了粒料的停留時(shí)間；在淘析區(qū)，下移進(jìn)氣位置并加入兩層格柵后，該區(qū)域氣流更加勻稱規(guī)整，導(dǎo)流格柵的整流效果明顯，加強(qiáng)了氣流對粒料的淘析作用。 3、在氣相流場模擬的基礎(chǔ)上，用相間耦合的隨機(jī)軌道模型對兩種慣性淘析器內(nèi)的顆粒運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行模擬，預(yù)測了不同粒徑顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析了顆粒在器內(nèi)的速度分布情況。通過對顆粒軌跡的分析，找到了設(shè)備結(jié)構(gòu)對顆粒運(yùn)動(dòng)行為的影響規(guī)律，BIE型淘析器獨(dú)特的內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì)有效的提高了顆粒運(yùn)動(dòng)的可控性。用基于顆粒