粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬方法的研究.pdf

1、直升機(jī)機(jī)動靈活的特點(diǎn)要求其必須適應(yīng)山區(qū)、沙漠等惡劣環(huán)境，此時(shí)吸入沙粒將影響發(fā)動機(jī)的壽命及可靠性，加裝粒子分離器以凈化進(jìn)氣的必要性不言而喻。目前對于沙粒在分離器通道中運(yùn)動軌跡的研究多采用稀疏兩相流的方法。該方法中沙粒壁面碰撞反彈參數(shù)采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，僅以入射角度為自變量，無法體現(xiàn)粒子入射速度、壁面材料等其它條件的影響。但根據(jù)以往研究，粒子軌跡主要由碰撞決定，該簡化的多次累積將導(dǎo)致最終仿真軌跡的很大偏差。對此，本文選用VC++平臺，運(yùn)用面向

2、對象的思想，編寫粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬程序，將粒子軌跡計(jì)算分為兩部分：沙粒在氣流通道內(nèi)的運(yùn)動以及沙粒與壁面的碰撞反彈。
　　首先，采用ICEM軟件對一組直升機(jī)無葉片整體式粒子分離器三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再運(yùn)用Fluent軟件對無沙粒存在時(shí)的內(nèi)部流場進(jìn)行計(jì)算，將所得氣動參數(shù)連同節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)一起導(dǎo)入SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，建立流場參數(shù)數(shù)據(jù)表。分析單顆粒子在流場中的受力模型，并根據(jù)本文中研究對象的特點(diǎn)對部分項(xiàng)目進(jìn)行簡化。<

3、br>　　然后，將沙粒與分離器的碰撞簡化為圓球與無限大平板的碰撞，使用LS-Dyna軟件建立模型并設(shè)置不同初始條件，再通過ANSYS Mechanical Launcher求解器進(jìn)行碰撞動態(tài)仿真。結(jié)果與Grant、Tabakoff及Malak等人所得到實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對比，分析沙粒的碰撞時(shí)間、相對位移、反彈速度、反彈角度等與入射條件的關(guān)系特性。建立沙粒與壁面碰撞反彈模型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)表，以及金屬壁面移動對原結(jié)果影響因子的子表。
　　最

4、后，通過編寫粒子軌跡數(shù)值模擬程序綜合以上兩部分，得到粒子在分離器內(nèi)的運(yùn)動軌跡。并進(jìn)行粒子軌跡的可視化，輸出單顆粒子軌跡及統(tǒng)計(jì)多顆粒子最終徑向位置規(guī)律。仿真模擬結(jié)果與以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，證明本文中所采用的粒子軌跡數(shù)值模擬方法是可行的。
　　通過本文的研究，探索并實(shí)現(xiàn)了一種粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬新方法。由于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的使用，該方法不僅計(jì)算速度快，而且可以全面考慮多種初始條件對結(jié)果的影響，使計(jì)算準(zhǔn)確性大大提高。特別是碰撞反彈計(jì)算部