扩散式旋风除尘器（CFD）数值模拟

论文摘要

本文使用商用计算流体力学软件FLUENT对扩散式旋风除尘器内部气固两相流流场进行数值模拟，并对其性能进行评估。本文中，使用雷诺应力模型（RSM）对扩散式旋风除尘器内部气相流场进行模拟，使用随机拉格朗日模型模拟扩散式旋风除尘器内部颗粒物的运动。模拟结果显示，由于扩散式旋风除尘器倒锥形筒体的存在，气流的轴向速度与切向速度都沿着轴向方向从上往下明显递减。由于反射屏的阻挡作用，只有一少部分含尘气流能通过反射屏与壁面之间的缝隙进入灰斗，进入灰斗的气流经过反射孔进入筒体并最终从排气口排出。通过追踪统计大量颗粒物的运动轨迹发现，几乎所有粒径大于5μm的颗粒物都能够被扩散式旋风除尘器所捕集。同时，对于粒径小于5μm的颗粒物，扩散式旋风除尘器也有很强的捕集能力。这是因为，大量颗粒物在离心力的作用下被甩向壁面并跟随气流进入灰斗，在反射屏的阻挡作用下，只有很少部分颗粒物能跟随洁净气流从反射孔逃逸。综合考虑颗粒物分离效率以及压降与进口气体流速的关系，本文建议实际运行时，进口气体流速最好控制在14~18m/s范围之内。本文的数值模拟研究有助于提高我们对扩散式旋风除尘器内部气固两相流的了解，并为以后对于扩散式旋风除尘器分离颗粒物机理的研究以及设计高效的新型扩散式旋风除尘器提供科学方法与基础数据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 文献综述
• 1.3 本文的主要内容
• 1.3.1 扩散式旋风除尘器
• 1.3.2 研究方法与关键问题
• 第二章 连续相模型
• 2.1 湍流
• 2.1.1 基本控制方程
• 2.1.2 标准 k –ε湍流模型
• 2.1.3 雷诺应力模型（RSM）
• 2.2 数值计算方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 离散相模型
• 3.1 拉格朗日法
• 3.2 颗粒物运动控制方程
• 3.3 随机轨道模型
• 3.4 数值计算方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 气固两相流模拟与分析讨论
• 4.1 物理模型的建立与网格划分
• 4.2 边界条件
• 4.2.1 连续相边界条件
• 4.2.2 离散相边界条件
• 4.3 气相流场分析
• 4.3.1 气相流场验证
• 4.3.2 压力场分析
• 4.3.3 速度场分析
• 4.4 颗粒物分离效率
• 4.4.1 颗粒物轨迹
• 4.4.2 分级分离效率
• 4.4.3 总分离效率
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 课题展望
• 附录1：Injection file 模板
• 附录2：压降统计表
• 附录3：颗粒物分级分离效率统计表
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢