放电环境下电流体数值模拟与实验研究

论文摘要

本论文通过实验和数值模拟两种方法对电晕放电过程中形成的电流体作了分析研究,搭建实验平台对电晕放电的相关数据进行了测量,以实验模型为基础构建几何模型,从理论上对电流体进行分析,最后对荷电粉尘在电场力和离子风力共同作用下的运动情况做了分析。首先,在搭建好的实验平台上对放电伏安特性以及放电过程中离子风的大小进行了测量,根据实验结果推导得出电晕电极处所加的电压与电晕线处形成离子风速大小之间的关系式。其次,在实验模型的基础上,进行简化处理建立电场空间放电的二维几何模型,利用流场分析平台——Fluent软件,分析了单根电晕线放电时的放电空间电流体状态,不同电压下的电流体分布趋势近似相同,但离子风速的大小不同,将理论模拟结果与实验结果比较分析,发现有很好的吻合度,由此得出根据实验结果得出的放电电压和离子风速之间的关系式是正确的。最后,利用多重物理场耦合软件计算了放电空间电场强度分布,结合上述电流体状态分布的结果,分析了电晕外区不同粒径荷电粉尘在电场力和离子风力共同作用下的运动状态。通过分析电流体在放电空间的状态,来进一步分析电除尘器内电流体的变化,并为进一步改进电除尘器提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 理论方面电流体研究
• 1.2.2 实验中电流体研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 电流体形成基本理论
• 2.1 电除尘器工作原理
• 2.1.1 电晕放电
• 2.1.2 粉尘颗粒物的荷电
• 2.1.3 荷电以后颗粒物的收集
• 2.1.4 清灰
• 2.2 电流体的形成
• 2.3 流体和流动过程中的特性
• 2.3.1 流体按特性分类
• 2.3.2 流体流动过程中的基本特性
• 2.4 流体流动遵循的基本定律
• 2.5 流体的研究方法
• 第3章 数值模拟方法
• 3.1 Fluent软件
• 3.2 软件组成
• 3.3 计算流程
• 3.4 计算过程
• 3.4.1 湍流模型
• 3.4.2 控制方程
• 3.4.3 离散化控制方程
• 3.4.4 流场数值计算方法——SIMPLE算法
• 3.4.5 松弛技术
• 3.4.6 边界条件
• 第4章 电流体实验结果与数值模拟结果分析
• 4.1 实验测试方法
• 4.1.1 电流体实验装置原理图
• 4.1.2 实验结果分析
• 4.1.3 本节小结
• 4.2 数值模拟
• 4.2.1 利用Gambit建立几何模型并进行网格划分
• 4.2.2 控制方程
• 4.2.3 数值计算选用的边界条件和求解参数
• 4.2.4 数值模拟结果分析
• 4.2.5 数值模拟结果与实验结果的比较分析
• 4.2.6 本节小结
• 4.3 不同电压下荷电颗粒物的运动状态分析
• 4.3.1 放电空间颗粒物受力
• 4.3.2 颗粒物在放电空间的受力分析
• 4.3.3 不同电压下荷电颗粒轨迹分析
• 4.3.4 本节小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录