慣性分離器小尺度顆粒氣固流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬.pdf

1、本文以RAH-66直升機(jī)的T800發(fā)動(dòng)機(jī)慣性粒子分離器為原型,提煉出分叉管道模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析。根據(jù)分離器模型的流道特點(diǎn),進(jìn)而將清除流通道簡化為不同扇角彎道,并進(jìn)行氣固流動(dòng)規(guī)律分析。針對(duì)無預(yù)選慣性分離器壁面附近小尺度顆粒分離效率低的缺點(diǎn),研究了帶射流方腔結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣固流動(dòng),為進(jìn)一步設(shè)計(jì)高效的慣性氣固分離設(shè)備提供依據(jù)。為了細(xì)致分析氣固兩相流動(dòng)與分離特點(diǎn),文中分析了單個(gè)球形顆粒受力以及同壁面的碰撞模型；在實(shí)驗(yàn)中使用高速攝影和PIV技術(shù),結(jié)

2、合數(shù)字圖像處理技術(shù)跟蹤固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡和顆粒濃度的研究；數(shù)值計(jì)算采用FLUENT和EDEM軟件耦合模擬計(jì)算通道內(nèi)氣流速度為10~100m/s,顆粒直徑為5~500μm的氣固兩相流動(dòng)。通過理論分析、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果,可以得出以下結(jié)論：(1)分叉管道流道：同一密度和粒徑范圍的顆粒,塊狀顆粒的分離效果好于球形顆粒；隨著主流速度的增加,直徑100μm下的顆粒的分離效率跟著增加,但顆粒直徑大于100μm的顆粒分離效率會(huì)受

3、到速度大小與碰撞的雙重影響；顆粒的分離效率將受到流量系數(shù)帶來的回流影響。(2)本文提出了顆粒分布指標(biāo)：分布系數(shù)η和分布方差σ。方截面彎道內(nèi)小尺度顆粒(10μm)隨著氣流速度和彎管扇角的增加,顆粒分布系數(shù)會(huì)逐漸增加,聚集度越來越高,但壓力損失會(huì)增加。對(duì)于90o方截面彎道流動(dòng),速度越大、顆粒尺度越大、顆粒密度越大,越容易實(shí)現(xiàn)空氣氣流中的小尺度顆粒分離。(3)帶射流的方腔流動(dòng)：顆粒在射流的影響下聚集在方腔上部,隨著下游距射流孔后距離的增加,靠