發(fā)布時間：2020-06-21 10:52

【摘要】：公路隧道在我國公路建設(shè)中占據(jù)著重要地位,隧道施工期粉塵濃度大、難以降除的問題仍然存在,懸浮在隧道內(nèi)的粉塵顆粒不僅對作業(yè)人員的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害、影響施工進(jìn)度,而且從洞口排出的粉塵對隧道周邊環(huán)境產(chǎn)生了二次污染,因此對粉塵降除的研究顯得尤為必要。本文提出一種新型除塵方式——負(fù)離子技術(shù)除塵,此前負(fù)離子除塵技術(shù)多用于室內(nèi)、通風(fēng)管道等環(huán)境,相關(guān)研究也多集中于此,對施工期隧道此類大空間、高污染的環(huán)境缺乏研究。本文通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)相結(jié)合的方法,分析了可變因素對負(fù)離子系統(tǒng)除塵效率的影響,主要包括以下內(nèi)容:1.理論分析部分介紹了負(fù)離子的產(chǎn)生方式、負(fù)離子的作用,分析了隧道中負(fù)離子技術(shù)降除粉塵顆粒的機(jī)理,分析了粉塵特性、隧道環(huán)境對除塵效率的影響。2.數(shù)值模擬采用C++編程編寫UDF,對Fluent進(jìn)行二次開發(fā)。依據(jù)調(diào)研和實(shí)測選取隧道模型計算參數(shù),建立隧道及負(fù)離子系統(tǒng)三維模型。模型的尺寸跨度大,從最小的2cm到最大的320m,基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的有限體積法求解放電電場,采用RNGk-ε雙方程湍流模型并通過動量方程附加電場力源項(xiàng)的方法求解電流場,用SIMPLE算法對電場分布、流場分布、顆粒運(yùn)動進(jìn)行離散相和流體相相間耦合的數(shù)值模擬計算,模擬出了負(fù)離子系統(tǒng)在施工期隧道內(nèi)使用時的電勢分布、電流場分布以及顆粒運(yùn)動情況。3.數(shù)值模擬通過改變影響因素的參數(shù),即選取四種粉塵粒徑、四種入口風(fēng)速、四種工作電壓、四種粉塵初始濃度和三種安裝位置情況進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了不同參數(shù)條件下粉塵顆粒的運(yùn)動情況和除塵效率的變化情況,得到了粉塵粒徑、入口風(fēng)速、工作電壓、安裝位置及粉塵初始濃度對負(fù)離子系統(tǒng)在施工期隧道中除塵效率的影響。4.借助SPSS軟件對影響因素進(jìn)行多元線性回歸分析,并結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果確定了粉塵粒徑、入口風(fēng)速、工作電壓、安裝位置及粉塵初始濃度對負(fù)離子系統(tǒng)在施工期隧道中除塵效率的影響的大小關(guān)系。5.通過在依托工程的隧道中使用負(fù)離子系統(tǒng),進(jìn)行對比試驗(yàn),對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果所得規(guī)律具有一致性。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U453.83
【圖文】：

圖 2.1 氣體的電離負(fù)電壓的電極尖端出現(xiàn)電暈放電后，在電場區(qū)內(nèi)會形成兩個區(qū)電極前方約 1mm 的范圍內(nèi)場強(qiáng)極高，從而導(dǎo)致空氣電離程度自由電子，將該區(qū)域稱為負(fù)電暈區(qū)。產(chǎn)生的自由電子會向正極子向負(fù)電極運(yùn)動。在負(fù)電暈區(qū)狹小的范圍內(nèi)，電子雪崩的起始極表面場強(qiáng)最大，電子向電極方向運(yùn)動時不會被氣體分子吸收電暈區(qū)以外的電場區(qū)我們稱為電暈外區(qū)，該區(qū)域較電暈區(qū)大很由電子攜帶的能量較低，與氣體分子碰撞時無法使氣體分子發(fā)子通過碰撞中性氣體分子，并與之結(jié)合從而形成負(fù)離子。電：主要在電暈外區(qū)內(nèi)進(jìn)行，在電場的作用下自由電子和負(fù)離，在運(yùn)動過程中，自由電子和負(fù)離子與徑向來流中的粉塵顆粒中性或帶正電荷的粉塵顆粒帶上了負(fù)電荷。

（c）圖 3.2 隧道內(nèi)負(fù)離子系統(tǒng)模型該模型長度為 10m×2+100m×3 共 320m，寬度為 14m，高度為 7m，放電極半徑為1cm，放電極距墻最近距離 30cm，距地面高度 3m，模型左右對稱。3.3.2 網(wǎng)格劃分針對上述模型，借助 ICEM-CFD 軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，整體采用六面體網(wǎng)格劃分方式，其中負(fù)離子發(fā)生器放電電極表面采用 O-Grid 劃分方式、與近壁面處采用 Y-block 劃分方式以進(jìn)行邊緣優(yōu)化，計算域共劃分 1073652 個計算單元（如圖 3.3 所示）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2723963