煤粉鍋爐一次風管內(nèi)的流場參數(shù)準確測量直接影響到鍋爐的高效清潔經(jīng)濟運行。聲學法測量輸煤粉管道內(nèi)氣固兩相流場參數(shù)具有準確、可靠、快速、非入侵式、在線測量等優(yōu)點。本文的模擬研究工作分為兩個部分,基于FLUENT-EDEM對管道內(nèi)稀相煤粉氣力輸送的數(shù)值模擬和超聲波在稀相空氣-煤粉兩相流介質(zhì)中的傳播特性研究。為研發(fā)構(gòu)建基于超聲法的實驗室在線規(guī)模測量平臺和進一步的工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。為準確探究輸粉管內(nèi)稀相空氣-煤粉顆粒的氣力輸送流場特性,從而得到實驗平臺尺寸設(shè)計參數(shù)合理范圍。通過CFD和DEM耦合從而給出更為貼近現(xiàn)實流體流動和顆粒接觸特性,并基于修正的CFD-DEM耦合模型研究輸（煤）粉管內(nèi)稀相氣力輸送的流場變化規(guī)律。研究表明:空氣-煤粉混合氣固兩相流體通過彎管道時,產(chǎn)生的迪恩渦現(xiàn)象、顆粒繩結(jié)果以及顆粒碰撞導(dǎo)致管壁磨損等與流場參數(shù)有關(guān),包括輸粉管內(nèi)空氣流的速度大小、輸粉管內(nèi)煤粉顆粒的質(zhì)量流量大小和管道設(shè)計彎徑比等參數(shù)。為建立科學的、全面的超聲機理模型用于采集超聲信號反演得到流場參數(shù),針對火力發(fā)電廠內(nèi)燃煤鍋爐的輸煤粉管道中的含低濃度煤粉顆粒和空氣的氣固兩相流介質(zhì),基于描述超聲波在兩相介質(zhì)傳播的Co... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＣＦＤ－ＤＥＭ耦合模型計算原理示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＣＦＤ－ＤＥＭ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｍｏｄｅｌ??

原理圖ｐｑ，可以看出在顆粒發(fā)生碰撞時，受顆�；謴�(fù)系數(shù)影響的恢復(fù)力與顆粒??的運動位移成正比，受周圍流體粘性力與顆粒的運動速度呈反比并且方向相反，??正如該彈簧振子系統(tǒng)原理圖２－２所示，當顆粒發(fā)生碰撞時能量發(fā)生衰減，在此??過程中顆粒的狀態(tài)依次從呈欠阻尼振動轉(zhuǎn)變到臨界阻尼振動，并最終過阻尼振??動三種狀態(tài)的循環(huán)中。??Ｉ?＊?個個??Ｉ??圖２－２彈簧阻力振子系統(tǒng)??Ｆｉｇ．２－２?Ｓｉｎｐｌｅ?ｓｐｒｉｎｇ－ｄａｓｈｐｏｔ?ｍｏｄｅｌ??根據(jù)不同的仿真對象，最常用的顆粒接觸模型有Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ無滑動接觸??模型和Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ粘結(jié)接觸模型等。在本文中采用的是Ｈｅｒｔｚ－Ｍｉｎｄｌｉｎ無滑??動接觸模型［３７］，其最早是在Ｍｉｎｄ對于接觸模型的初步研究成果基礎(chǔ)上建立的，??由于ＥＤＥＭ中對該接觸模型可以直接設(shè)置使用，在本文中就不對其基本原理具??體展開贅述了。??當顆粒在輸粉管內(nèi)的氣力輸送過程中，顆粒的運動包括平移和轉(zhuǎn)動，在流??動的過程中與周圍流體、相鄰顆粒和壁面相互作用使得動量和能量發(fā)生耗散，??嚴格來說對于顆粒運動的影響不僅僅是其周圍流體的力與力矩的作用，同時也??受到了流動過程中遠處干擾波的影響。在Ｈｕｅｎｔ－ＥＤＥＭ的計算耦合模型中

原理圖如下圖３－３所示，經(jīng)計算可以得到ＣＦＤ－ＥＤＥ度為８．７ｍ／ｓ。??＞?！??—十?Ｚ?Ｗｍ??ｕ?�。颍螅耍耄�?／?ＳｏＢｄ＊?Ｒ？ｃｙｃｌ？?．?ｊ??，八咆吻?＾…‘ｓ?＼＼／?；?／???／?．ｒｆｖ＞ｙ??３－３基于超聲法測量輸粉管內(nèi)兩相流參數(shù)實驗系統(tǒng)原理ｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｔｗｏ－ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｉｎ?ａ?ｐｏｗｄｅｒ?ｔｕｂｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｍｅｔｈｏｄ??建立參照第二章第二節(jié)中介紹的顆粒接觸模型滑動接觸模型，顆粒為硬顆粒，下圖３－４和表３－５模的模型和涉及計算的相關(guān)顆粒參數(shù)??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氣固兩相流中顆粒速度分布函數(shù)統(tǒng)計分析[J]. 王婧,王軍武.  中國粉體技術(shù). 2018(05)
[2]90°彎管內(nèi)稀疏氣固兩相流及固粒對壁面磨損量的數(shù)值研究[J]. 柳成文,毛靖儒,俞茂錚.  西安交通大學學報. 1999(09)
[3]有相變的顆粒群-氣體系統(tǒng)的多相流體力學[J]. 周力行.  力學進展. 1982(02)

博士論文
[1]多相流場中顆粒運動及約束面磨損的CFD-DEM耦合模型[D]. 張浩.湘潭大學 2012
[2]基于離散單元法氣力輸送的數(shù)值模擬研究[D]. 匡世波.東北大學 2009

碩士論文
[1]密相栓流氣力輸送的數(shù)值模擬[D]. 邵羽辛.吉林大學 2016
[2]氣力輸送管內(nèi)氣固兩相流動的數(shù)值模擬[D]. 祝先勝.華東理工大學 2015
[3]用離散單元法對密相栓流氣力輸送的數(shù)值模擬研究[D]. 黎明.北京化工大學 2001



本文編號：3589360