论文题目: 静电旋风分离器气相流场的数值模拟及实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 张吉光
导师: 沈恒根
关键词: 静电旋风分离器,电晕极,数值模拟,湍流模型,速度分布,实验研究,分离效率,阻力
文献来源: 东华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文采用五孔探针测试了静电旋风分离器（电晕极安装在排气管附近,不通电）的内部流场,并对静电旋风分离器的阻力和效率进行了实验研究。采用修正的κ-ε湍流模型,在贴体坐标系下,对静电旋风分离器不同电晕极安装位置的气相流场进行数值计算,所得数值计算结果与实验结果基本吻合。 当电晕极贴近排气管安装时,在电晕极安装位置附近,切向速度被剧烈地干扰,表现为切向速度大幅度降低。在整个空间流域,切向速度平均值下降,内外涡旋交界面直径由常规旋风分离器的0.5de外移为1.2de（de为排气管直径）。静电旋风分离器内下行流区的切向速度有所增大（约增加5～13%左右）,上行流区的切向速度明显减小,降低幅度达到20～45%。静电旋风分离器的下行流区内,轴向速度约降低1～4%。 由于电晕极的影响,使得静电旋风分离器的阻力系数有较大幅度地降低,与不安装电晕极的旋风分离器的阻力系数相比较,阻力系数降低了约30%。这里的阻力降低不同于传统的减阻方法（以分离效率的降低为代价）,在不加电压的条件下,仅仅在排气管附近安装电晕极时,与不安装电晕极相比,旋风分离器的总分离效率约提高2～3%,即在排气管上安装电晕极时有降低阻力提高分离效率的作用。 当电晕极安装在排气管与筒体的中间位置时,与电晕极贴近排气管安装时相比,靠近旋风分离器简体的区域内（外涡区）切向速度明显下降,而在内涡区,切向速度有所增加。靠近旋风分离器筒体的外涡区是静电旋风分离器的有效分离空间,从离心力分离的角度来看,外涡区内切向速度明显下降是不利的。另一方面,当电晕极安装在排气管与筒体的中间位置时,能更大幅度地降低静电旋风分离器的阻力系数,与不
论文目录:
文中主要符号说明
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 本课题的研究内容
2 静电旋风分离器的研究现状
2.1 静电旋风分离器的分离机理及性能的研究现状
2.2 静电旋风分离器流场的研究现状
2.2.1 静电旋风分离器流场的实验研究现状
2.2.2 旋风分离器流场数值计算相关问题的研究现状
2.2.3 旋风分离器流场数值模拟的发展及国内外研究现状
3 静电旋风分离器性能的实验研究
3.1 实验模型
3.2 实验装置与测试方法
3.2.1 总分离效率测试
3.2.2.分级效率测试
3.2.3.阻力测试
3.2.4 入口风速测试
3.2.5 流场测试
3.3 测试结果
3.3.1 静电旋风分离器的阻力与伏安特性
3.3.2 静电旋风分离器的总效率与分级效率
3.3.3 静电旋风分离器的流场测试结果
4 静电旋风分离器内气体流动的数学模型与求解方法
4.1 概述
4.2 气体流动的基本方程组
4.3 湍流模型
4.3.1 零方程模型
4.3.2 一方程模型
4.3.3 κ-ε双方程模型
4.3.4 修正的κ-ε模型
4.3.5 雷诺应力模型和代数应力模型
4.4 通用控制方程
4.5 近壁面处理
4.6 坐标变换
4.7 控制方程的离散
4.8 网格生成
4.9 贴体坐标系下非交错网格的SIMPLE算法
5 静电旋风分离器气相流场的数值计算与流场分析
5.1 物理模型及网格划分
5.2 边界条件
5.3 数值计算结果
5.4 静电旋风分离器的流场分析
5.4.1 静电旋风分离器内切向速度分布
5.4.2 静电旋风分离器内轴向速度分布
5.4.3 静电旋风分离器内径向速度分布
5.5 静电旋风分离器的电晕极安装在不同位置时的流场
6 静电旋风分离器的切向速度模型
6.1 旋风分离器的切向速度模型
6.2 静电旋风分离器的切向速度模型
6.2.1 静电旋风分离器器壁处的切向速度
6.2.2 静电旋风分离器的切向速度模型
7 电晕极对静电旋风分离器性能的影响
7.1 电晕极对静电旋风分离器阻力的影响
7.1.1 贴近排气管安装电晕极时静电旋风分离器的阻力
7.1.2 在排气管与简体的中间位置安装电晕极时静电旋风分离器的阻力
7.1.3 电晕极降低旋风分离器阻力的原因分析
7.2 静电旋风分离器的分离效率
7.2.1 不加电时电晕极对旋风分离器效率的影响
7.2.2 粒子在静电旋风分离器内的平均停留时间
7.2.3 粒子在静电旋风分离器内的饱和荷电时间
7.2.4 静电旋风分离器的分离效率
7.3 电晕极的安装位置与粒子的驱进速度
7.3.1 静电旋风分离器的粒子驱进速度推导
7.3.2 不同电晕极安装位置下的粒子驱进速度
8 结论
进一步工作建议
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和著作
致谢
发布时间: 2006-05-19
参考文献
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