隨著對(duì)“保護(hù)環(huán)境”的和空氣污染控制的愈加重視,各級(jí)政府對(duì)于企業(yè)污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)不斷地提高,各種污染物的處理與排放也變得越來(lái)越嚴(yán)格。例如,上海市于2015年頒布了新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn),要求各種工業(yè)車間中的污染物排放必須滿足新的濃度限值。因此工業(yè)車間中過(guò)濾凈化設(shè)備在處理污染物方面的要求越來(lái)越高。但是,實(shí)際情況下,由于過(guò)濾凈化裝置本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限,加上實(shí)際空間有限等改造條件的制約,造成過(guò)濾凈化裝置內(nèi)部流場(chǎng)分布不均勻,導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部用于處理污染物的過(guò)濾吸附材料壽命使用量不均勻,從而影響整套過(guò)濾材料的使用壽命和工作效率。因此,有必要研究過(guò)濾凈化裝置內(nèi)部的流場(chǎng)均勻性問(wèn)題。本文以某過(guò)濾凈化裝置為研究對(duì)象,利用CFD計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件Ansys Fluent 19.2,數(shù)值模擬了過(guò)濾凈化裝置的內(nèi)部流場(chǎng)均勻性。首先建立仿真模型并驗(yàn)證模型計(jì)算結(jié)果的正確性,研究過(guò)濾凈化裝置內(nèi)過(guò)濾凈化材料空間流場(chǎng)分布情況,找出造成裝置內(nèi)部流場(chǎng)在Z方向速度均方根值較大的原因,并分析其影響規(guī)律。其次,分析裝置進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)對(duì)VOCs氣體均勻性的影響,設(shè)計(jì)了三種裝置結(jié)構(gòu)情形:(1)增設(shè)導(dǎo)流板,并改變導(dǎo)流板的尺寸、形狀等參數(shù),研究裝置空間的氣流均勻性;(2)改變裝置上部箱體高度等設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù);(3)改變出風(fēng)口位置。最后,使用正交實(shí)驗(yàn)法,模擬分析影響過(guò)濾凈化裝置流場(chǎng)均勻性的四個(gè)因素(導(dǎo)流板個(gè)數(shù),導(dǎo)流板長(zhǎng)度,上部箱體高度,出風(fēng)口位置),對(duì)影響流場(chǎng)均勻性因素進(jìn)行優(yōu)劣排序。研究結(jié)果表明,過(guò)濾凈化裝置進(jìn)風(fēng)口處增加11個(gè)高度為100mm的弧形導(dǎo)流板,裝置內(nèi)空腔的流場(chǎng)均勻性最佳。同時(shí),適當(dāng)增加上部箱體的高度,流場(chǎng)均勻性越好。改善后的過(guò)濾凈化裝置,近過(guò)濾凈化材料附近平面上的Z方向速度的均方根值比初始工況降低了約76%,流場(chǎng)均勻性得到了良好的改善。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU834.8
【部分圖文】：

ANSYSFluent 還允許您根據(jù)流量解決方案優(yōu)化或粗化網(wǎng)格。由于其采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術(shù)，因而擁有最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使 Fluent在轉(zhuǎn)換于湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)/變形網(wǎng)絡(luò)、噪聲、材料加工等方面有著廣泛應(yīng)用。2.2 物理模型2.2.1 過(guò)濾凈化裝置物理模型本文以某過(guò)濾凈化裝置為研究對(duì)象，其物理模型如圖 2-1 所示，主要組成部分為上箱體，下箱體和中箱體（填充過(guò)濾凈化材料）。進(jìn)風(fēng)口位于箱體上部Z=1500mm，Y=50mm 處，進(jìn)風(fēng)口尺寸為 600×600mm，出風(fēng)口位于 Z=0mm，Y=950mm 處 。 上 部 箱 體 尺 寸 為 1600×900×450mm ， 中 部 箱 體 尺 寸 為1600×900×600mm，下部箱體尺寸為 1600×900×450mm。3.導(dǎo)流板1.進(jìn)風(fēng)口

圖 2-3 縮比模型風(fēng)洞尺寸圖 2-4 風(fēng)洞內(nèi)部測(cè)速點(diǎn)位置顯示了 CFD 模型的數(shù)值結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果之模擬速度和實(shí)驗(yàn)速度之間的差值小于 0.5 米/秒，平均差模擬值和實(shí)驗(yàn)值之間的誤差，使用最小二乘法進(jìn)行回歸

182-3 所示。隧道的高度定義為 Y 軸方向，入口和出口之間的中心線位于 X 軸的位置。九個(gè)速度測(cè)量點(diǎn)均勻分布在 Y 軸上 X=18mm 的平面上，如圖 2-4 所示。在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量空氣速度。圖 2-3 縮比模型風(fēng)洞尺寸圖 2-4 風(fēng)洞內(nèi)部測(cè)速點(diǎn)位置圖 2-5 顯示了 CFD 模型的數(shù)值結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果之間的比較。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的模擬速度和實(shí)驗(yàn)速度之間的差值小于 0.5 米/秒，平均差值為 0.19 米/秒。為了分析模擬值和實(shí)驗(yàn)值之間的誤差，使用最小二乘法進(jìn)行回歸分析,計(jì)算結(jié)果如表 2-6 所示：表 2-6 回歸分析結(jié)果回歸統(tǒng)計(jì)R 0.990734R 平方 0.981553標(biāo)準(zhǔn)誤差 0.259224相關(guān)系數(shù) R2為 0.982，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性較高，誤差較小。這意味著 CFD 模型的模擬結(jié)果對(duì)于表征流動(dòng)模式的氣流速度分布是可靠的。計(jì)算和測(cè)量過(guò)程中的一些非理想因素，以及有限元模型和實(shí)際流動(dòng)情景之間的差異很大，可能導(dǎo)致模擬值和測(cè)量值之間存在一定程度的偏差�？紤]到這些客觀條件，模擬

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