防冰慣性級(jí)設(shè)計(jì)與性能研究.pdf

1、當(dāng)遇到寒冷氣候，并且海面上存在大量過(guò)冷水滴時(shí)，作為一般常用濾清器的第一級(jí)慣性級(jí)，首當(dāng)其沖會(huì)遭遇積冰的影響。如果遇到長(zhǎng)時(shí)間在如此惡劣環(huán)境下工作，進(jìn)氣口流道甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重性堵塞，所以有必要研究帶有防冰性能的慣性級(jí)。 設(shè)計(jì)依靠熱氣防冰的慣性級(jí)，必須滿足在常態(tài)(無(wú)結(jié)冰情況)時(shí)過(guò)濾效率達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣要求，在保證進(jìn)氣過(guò)濾效率達(dá)到要求的前提下盡可能減小阻力損失。在滿足上述要求的同時(shí)考慮結(jié)冰態(tài)(進(jìn)氣中含有大量過(guò)冷水滴)情況，保證慣性級(jí)進(jìn)氣口以

2、及流道內(nèi)部不結(jié)冰，防止疏水槽由于結(jié)冰而喪失疏水功能，防止排水口由于結(jié)冰而導(dǎo)致堵塞。 在此前提下本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 1．以一般防冰設(shè)備的實(shí)現(xiàn)手段為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合普通慣性級(jí)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出幾種具有防冰性能的慣性級(jí)模型。通過(guò)考察其干態(tài)時(shí)的阻力特性以及濕態(tài)時(shí)的液滴過(guò)濾效率特性，選擇其中比較滿意的模型對(duì)其進(jìn)行防冰性能的進(jìn)一步研究。 2．以雷諾平均N-S方程為控制方程，選擇標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型為湍流模型，用離散相模

3、型(DPM)對(duì)本文所設(shè)計(jì)的多個(gè)防冰慣性級(jí)進(jìn)行氣液兩相流流場(chǎng)的數(shù)值模擬。針對(duì)每一個(gè)模型的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，深入分析其結(jié)構(gòu)特征對(duì)阻力損失的影響，為以后的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)；對(duì)模型兩相流場(chǎng)中的水滴濃度分布隨顆粒直徑、進(jìn)氣速度變化而變化的特性進(jìn)行深入分析，了解其過(guò)濾效率特性。 3．利用多連續(xù)介質(zhì)模型在歐拉坐標(biāo)系內(nèi)建立空氣與過(guò)冷水滴的氣液兩相流控制方程，模擬計(jì)算了慣性級(jí)通道內(nèi)的過(guò)冷水滴運(yùn)行軌跡，并通過(guò)局部水收集系數(shù)的定義公式推導(dǎo)出適用于歐拉算法