發(fā)布時間：2017-07-19 17:27

  本文關(guān)鍵詞：消失模型砂氣力輸送運(yùn)動行為的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 型砂 氣力輸送 擬流體 數(shù)值模擬 最佳經(jīng)濟(jì)速度

【摘要】：氣力輸送是利用氣體作為輸送介質(zhì),將管道中的固相顆粒物料從一處運(yùn)往另一處的輸送方式。因在輸送過程中沒有回程,且管道中的固相顆粒物料與外界環(huán)境完全隔絕,既不會受到外界環(huán)境的影響,也不會對外界環(huán)境造成污染,設(shè)備也比較簡單,是一種環(huán)境友好型的輸送方式。因此,氣力輸送越來越受到各行各業(yè)的關(guān)注,有著廣泛的應(yīng)用前景。本文采用數(shù)值模擬的方法,對粒徑大、真密度高的鑄造用型砂顆粒在垂直提升管及水平輸送管氣力輸送過程中的氣固兩相流動特性進(jìn)行了模擬分析�；贔LUENT模擬過程中對氣相采用k-ε標(biāo)準(zhǔn)方程模型,將型砂固相顆粒看作擬流體,建立了以固相顆粒動力學(xué)為理論基礎(chǔ)的歐拉雙流體的數(shù)學(xué)物理模型。基于FLUENT軟件平臺,利用已建立的以固相顆粒動力學(xué)為理論基礎(chǔ)的歐拉雙流體數(shù)學(xué)物理模型,根據(jù)已知的輸送要求及工藝參數(shù),再結(jié)合其他的一些實(shí)際應(yīng)用中的輸送條件,分別對不同工況下垂直提升管及水平輸送管中的氣力輸送過程進(jìn)行模擬研究,得到了不同工況下,氣固兩相的速度分布、濃度分布及壓降分布。針對垂直提升管的模擬結(jié)果得到以下結(jié)論:不論空氣輸送速度是否變化,氣固兩相在垂直提升管中始終存在加速階段和恒速階段;而且,型砂顆粒在提升管內(nèi)的停留時間隨著空氣輸送速度的增加而減短,即型砂顆粒的輸送速度隨著空氣輸送速度的增加而增加;當(dāng)顆粒密度增大時,提升管內(nèi)的靜壓力也增大,同時管道內(nèi)的靜壓降也變大。針對水平輸送管的模擬結(jié)果得到以下結(jié)論:與垂直提升管中的氣力輸送過程相同,水平輸送管道中的氣力輸送過程可以分為加速和恒速兩個階段;當(dāng)空氣輸送速度及固相顆粒密度均保持不變時,在水平方向上,固相顆粒的濃度呈中心高、壁面低的分布;在垂直方向上,固相顆粒呈“I”型分布;在輸送量一定的情況下,任憑空氣輸送速度變化,始終存在一個最佳經(jīng)濟(jì)速度點(diǎn);在空氣輸送速度一定的情況下,最佳經(jīng)濟(jì)速度及壓降均隨著輸送量的增大而增大。且在氣力輸送過程中,水平管道中的壓降比垂直提升管中的壓降小,最佳經(jīng)濟(jì)速度也比垂直提升管小。當(dāng)其他參數(shù)均保持不變時,當(dāng)固相顆粒密度有所增大時,壓降也會有所下降;當(dāng)固相顆粒密度的增大時,最佳經(jīng)濟(jì)速度先降低后增大,意味著對應(yīng)最低輸送能耗有一個最佳密度值。通過對不同管道中氣固兩相流的流動特性進(jìn)行研究,準(zhǔn)確掌握管道內(nèi)部流動狀況,對減小輸送過程中對管道的影響,以及提高輸送效率和工廠實(shí)際改造都有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：型砂 氣力輸送 擬流體 數(shù)值模擬 最佳經(jīng)濟(jì)速度
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG221;O359
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 氣力輸送技術(shù)及發(fā)展11-12
• 1.3 氣力輸送的特點(diǎn)12-13
• 1.4 氣力輸送系統(tǒng)的分類13-16
• 1.4.1 按照氣力輸送裝置的型式進(jìn)行分類13-14
• 1.4.2 按氣固兩相流的輸送本質(zhì)分類14-16
• 1.5 氣力輸送過程中的動力學(xué)特征16-17
• 1.5.1 管道壓降16-17
• 1.5.2 系統(tǒng)的輸送速度17
• 1.6 氣力輸送的輸送狀態(tài)17-19
• 1.6.1 垂直提升管中的氣力輸送狀態(tài)17-18
• 1.6.2 水平輸送管中的氣力輸送狀態(tài)18-19
• 1.7 氣力輸送的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.7.1 氣力輸送的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.7.2 氣力輸送的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀21-23
• 1.8 研究內(nèi)容及意義23-26
• 1.8.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.8.2 研究意義24-26
• 第2章 氣固兩相流基本理論與FLUENT軟件簡介26-45
• 2.1 氣固兩相流的主要參數(shù)26-27
• 2.1.1 氣固兩相的濃度26
• 2.1.2 氣固兩相的密度26-27
• 2.1.3 氣固兩相的粘度27
• 2.1.4 空隙度27
• 2.1.5 比表面積27
• 2.2 氣力輸送過程中固相顆粒的受力分析27-30
• 2.2.1 慣性力28
• 2.2.2 阻力28
• 2.2.3 重力和浮力28
• 2.2.4 壓力梯度力28-29
• 2.2.5 Basset力29
• 2.2.6 Saffman升力29
• 2.2.7 虛假質(zhì)量力29-30
• 2.2.8 magnus升力30
• 2.2.9 其他情況下受到的力30
• 2.3 氣固兩相流的流動模型30-34
• 2.3.1 固相顆粒軌道模型31-32
• 2.3.2 歐拉雙流體模型32-34
• 2.4 型砂氣固兩相流數(shù)學(xué)模型的簡化假設(shè)34-35
• 2.5 型砂氣固兩相流數(shù)學(xué)模型的選取35-37
• 2.6 FLUENT軟件介紹及求解過程37-39
• 2.7 幾何模型的建立與網(wǎng)格劃分39-40
• 2.8 邊界條件40-41
• 2.8.1 垂直提升管氣相邊界40
• 2.8.2 垂直提升管固相邊界40
• 2.8.3 水平輸送管氣相邊界40
• 2.8.4 水平輸送管固相邊界40-41
• 2.9 垂直提升管中的FLUENT求解過程41-44
• 2.9.1 與網(wǎng)格相關(guān)的操作41
• 2.9.2 建立求解模型41
• 2.9.3 多相流模型及湍流模型的選取41-42
• 2.9.4 設(shè)置流體材料及屬性42
• 2.9.5 基本相與第二相的設(shè)置42
• 2.9.6 運(yùn)算環(huán)境的設(shè)置42-43
• 2.9.7 設(shè)置邊界條件43-44
• 2.10 本章小結(jié)44-45
• 第3章 垂直提升管中氣力輸送的數(shù)值模擬分析45-54
• 3.1 垂直提升管中氣力輸送計(jì)算的基本條件45
• 3.2 計(jì)算結(jié)果分析與討論45-48
• 3.2.1 氣相和固相顆粒在不同高度截面處的速度分布45-46
• 3.2.2 空氣相和型砂顆粒在不同高度截面處的濃度分布46-48
• 3.2.3 輸送管道沿程的壓力和速度分布48
• 3.3 空氣輸送速度對氣固兩相流場的影響48-52
• 3.3.1 空氣輸送速度對固相濃度分布的影響49-50
• 3.3.2 空氣輸送速度對固相顆粒速度的影響50-52
• 3.4 固相顆粒密度對其在管道內(nèi)的壓降的影響52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 水平輸送管中氣力輸送的數(shù)值模擬分析54-72
• 4.1 模型特征54
• 4.2 邊界條件54
• 4.3 水平輸送管道的橫截面上固相顆粒、空氣相平均速度沿管道長度的變化54-58
• 4.4 固相顆粒濃度分布58-59
• 4.5 氣固兩相軸向速度分布59-60
• 4.5.1 空氣相軸向速度分布59-60
• 4.5.2 固相顆粒軸向速度分布60
• 4.6 輸送空氣速度和輸送量對壓降和最佳經(jīng)濟(jì)速度的影響60-62
• 4.7 輸送空氣速度對固相顆粒濃度分布和氣固兩相速度的影響62-66
• 4.8 固相顆粒密度對水平管道中氣力輸送過程的影響66-71
• 4.8.1 固相顆粒密度對固相顆粒速度分布的影響66-68
• 4.8.2 固相顆粒密度對固相顆粒濃度分布的影響68-70
• 4.8.3 固相顆粒密度對壓降的影響70-71
• 4.9 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 5.1 結(jié)論72
• 5.1.1 垂直提升管中得出的結(jié)論72
• 5.1.2 水平輸送管中得出的結(jié)論72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：564033