散料氣力輸送若干問題的研究.pdf

1、本文研究了散料的流動性及其在彎管中氣力輸送氣固兩相流這一散料氣力輸送領(lǐng)域里的重點和難點問題.Jenike共軸理論正廣泛應(yīng)用在散料的存儲和運輸設(shè)備的設(shè)計和計算之中,但該理論未得到試驗驗證.本文有針對性地研究了散料的物性參數(shù)以及內(nèi)摩擦角、壁面摩擦角、安息角,并用示蹤法進行了顆粒在筒倉內(nèi)的流線和等時線的流型試驗.研究了散料在錐體料斗內(nèi)流動時流量與出口直徑的關(guān)系、流量與散料高度的關(guān)系.著重對Jenike共軸理論進行了試驗驗證,試驗結(jié)果表明,有些

2、散料與Jenike共軸理論符合較好,而有些散料與之偏差較大.指出了Jenike共軸理論具有某些局限性.此外,試驗結(jié)果還表明錐體料斗出口直徑的大小對散料相對速度分布沒有明顯的影響,壁面摩擦角對散料的最大主應(yīng)變率方向的影響要大于內(nèi)摩擦角對其的影響.文中應(yīng)用流體力學(xué)理論,以原始變量的N-S方程為基本方程,對其進行高斯濾波,建立了球形顆粒在氣流中的控制方程.在空間上采用標準的三階精度的Galerkin有限元離散,在時間上采用有限差分法的離散方法

3、,并結(jié)合湍流大渦模擬對球形顆粒在氣流中的繞流進行了數(shù)值模擬.先以雷諾數(shù)Re=400進行數(shù)值計算,得到的顆粒的升力系數(shù)C<,f>、平均阻力系數(shù)CD及斯特勞哈數(shù)St與實驗數(shù)據(jù)都很吻合,驗證了程序的可靠性.在計算不同Re數(shù)下球形顆粒阻力系數(shù)時,得到的計算結(jié)果較已有文獻的結(jié)果更接近實驗值,而且擴大了已有的計算范圍.在對Re=8650和10900進行的數(shù)值模擬中,得到的顆粒的升力系數(shù)C<,f>與Dhodapkar的實驗數(shù)據(jù)吻合很好,并得到了顆粒周

4、圍的速度場和壓強場變化過程的重要信息.這些對顆粒在流場中的受力分析和運動分析具有重要的指導(dǎo)意義.氣力輸送系統(tǒng)中,對彎管段的研究是一個難點和重點.本文在進行氣力輸送彎管段的數(shù)值模擬中,結(jié)合氣固兩相流連續(xù)介質(zhì)理論和運動學(xué)理論,充分考慮了界面的質(zhì)量、動量、能量湍流輸運,從兩相湍流瞬時局部場方程入手,對其進行空間平均,得到了氣固兩相湍流宏觀平均變量的場方程.分析了附加應(yīng)力和湍流應(yīng)力在氣固兩相流中的作用,建立了管道氣固兩相流動兩流體模型.在彎管氣