基于FLUENT的機(jī)載氣溶膠等速采樣頭的設(shè)計(jì)及其性能模擬.pdf

1、等速采樣頭是實(shí)現(xiàn)氣溶膠代表性采樣的關(guān)鍵部分。本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)數(shù)值計(jì)算模擬研究方法，設(shè)計(jì)了一種帶有擴(kuò)散道和導(dǎo)流罩的氣溶膠等速采樣頭，比較了速度、顆粒密度等因素對氣溶膠顆粒通過采樣頭效率的影響。
　　在ICEM CFD中構(gòu)建幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，使用非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分策略得到質(zhì)量較高的計(jì)算網(wǎng)格。通過數(shù)值模擬方法可以得到采樣頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對流體運(yùn)動(dòng)狀況的影響，為采樣頭的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。對連續(xù)相的處理使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，對

2、顆粒相的處理使用拉格朗日模型。
　　對數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行分析，最終設(shè)計(jì)的采樣頭結(jié)構(gòu)參數(shù)為:擴(kuò)散道的半擴(kuò)容角為3.5°，彎曲半徑為300 mm，導(dǎo)流罩內(nèi)徑為70 mm，導(dǎo)流罩的有效長度為70 mm，導(dǎo)流罩的總體長度為140 mm。
　　對氣溶膠顆粒通過采樣頭的軌跡進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到以下結(jié)論:速度對顆粒的通過效率產(chǎn)生明顯影響，在小粒徑范圍（1-4μm）內(nèi)，流速越高顆粒通過采樣頭的效率越高，在大粒徑范圍（5-10μm），流速越高顆