干粉消防車氣固兩相流場的數(shù)值模擬分析.pdf

1、火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公共安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步和城市化進程的加快，工業(yè)生產(chǎn)和人們生活導(dǎo)致的火災(zāi)呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢。資源的深度開發(fā)，交通的密集化，新工藝新材料新設(shè)備的發(fā)明，機械化電氣化自動化水平的提高，人口集中、建筑集中、財富集中、生產(chǎn)集中，都導(dǎo)致了火災(zāi)發(fā)生率的增加以及危害性和次生災(zāi)害的的增加，并且火災(zāi)中燃燒物為液體、氣體以及金屬的B、C、D類火災(zāi)越來越占據(jù)主要的地位。而我國現(xiàn)階段的消防車以傳統(tǒng)泵浦消防車

2、為主，泵浦消防車對 B、C、D類火災(zāi)無能為力，所以干粉消防車將在未來的消防中占據(jù)越來越重要的地位。本文基于校企合作項目，基于計算流體動力學對罐裝3噸的干粉消防車的各項重要參數(shù)進行了研究。
　　本文首先介紹了計算流體動力學的基本理論，對比不同湍流模型的計算精度和對計算機內(nèi)存的要求，分析了兩種不同兩相流描述方法——歐拉-歐拉法和歐拉-拉格朗日法對不同兩相流問題的適應(yīng)性，介紹了顆粒相在流體中所受的不同類型的力。綜合考慮計算模型的適應(yīng)性，

3、計算精度以及方案的可行性，最終選擇Realizable k-ε湍流模型，歐拉-歐拉法中的歐拉兩相流計算模型。顆粒相的受力類型選擇拽力、碰撞力和摩擦力忽略其它次要類型的受力。
　　分析了干粉罐、氮氣瓶和噴射流域的結(jié)構(gòu)特點，并對計算模型進行了簡化。利用ANSYS mesh繪制干粉罐的三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)并設(shè)置條件。本文利用ICEM CFD繪制了干粉罐、氮氣瓶和噴射流域的二維網(wǎng)格，在流動參數(shù)梯度較大的幾何結(jié)構(gòu)處，進行局部網(wǎng)格細化，從而有效地提高

4、了計算精度并減少計算量。利用AMESim中的氣動元件庫（Pneumatic Component Design，PCD）建立了氣動減壓閥的模型，通過對氣動減壓的仿真計算獲得了減壓閥的壓力特性和流量特性。
　　利用計算流體動力學軟件FLUENT分別對氮氣瓶的放氣過程、干粉罐的充氣過程、干粉罐的噴射過程和噴射流域內(nèi)干粉的噴射過程進行數(shù)值模擬計算，并利用MATLAB對計算結(jié)果進行數(shù)值處理，獲得了干粉消防車的各項重要參數(shù)：充氣時間、有效噴射