基于CFD的水平移动式抛丸机回收系统的优化研究

论文摘要

水平移动式抛丸机作为一种新兴的表面清理机械,将抛丸工艺的应用从零部件表面处理拓展到公路养护、船体除锈、机场跑道除胶等各种领域。与其他清理维护设备相比,在经济性、环保性,以及工作效率等方面,移动式抛丸设备都有巨大的优势。本文对水平移动式抛丸机弹丸回收系统进行了优化研究,重点分析了回收系统的两个重要参数:分离效率和压力损失,及其影响因素。分离效率直接关系到抛丸机的清理效果和使用寿命;压力损失则直接影响抛丸机的工作效率。抛丸机的回收系统基于气力输送理论进行设计,它利用高速气流携带弹丸和杂质的混合物在密闭的管道内流动,在回收室内完成弹丸的分离和回收。气力输送即管道内部的气固两相流运动,本文利用流体力学、经典力学理论以及部分经验公式对颗粒运动规律进行了分析,并设计了装置外形和工作参数。同时结合计算流体力学理论,借助Fluent软件对管道内部的流场、颗粒相的运动规律进行了分析,并计算出回收效率、压力损失等系统重要参数作为设计参考。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究内容
• 1.2.1 分离装置外形
• 1.2.2 分离装置参数
• 1.3 课题研究的理论基础
• 1.3.1 气力运输概述
• 1.3.2 两相流体力学概述
• 1.4 气固两相流的研究方法
• 1.4.1 理论计算
• 1.4.2 实验方法
• 1.4.3 数值模拟
• 第2章 气固两相流的理论分析
• 2.1 管内气固悬浮流的两种模型
• 2.1.1 单颗粒自由悬浮模型
• 2.1.2 颗粒群均匀悬浮模型
• 2.2 自由悬浮模型颗粒受力分析
• 2.2.1 粘性阻力
• 2.2.2 惯性力
• 2.2.3 重力和浮力
• 2.2.4 压力梯度力
• 2.2.5 虚假质量力
• 2.2.6 Besset 力
• 2.2.7 Magnus 升力
• 2.2.8 Saffman 升力
• 2.2.9 热泳、光电泳、声泳
• 2.3 建立动力学模型
• 2.4 设计回收装置
• 2.5 本章小结
• 第3章 管内气固两相流的二维数值模拟
• 3.1 两相流数值计算过程概述
• 3.1.1 管内气固两相流的基本特性
• 3.1.2 数值模拟的理论基础
• 3.2 气固两相流的控制方程
• 3.2.1 流场参数的控制方程
• 3.2.2 流体相的控制方程
• 3.2.3 颗粒相的控制方程
• 3.3 数值模拟的边界条件和网格划分
• 3.3.1 装置的外形和几何尺寸
• 3.3.2 数值模拟的边界条件
• 3.3.3 网格划分
• 3.4 数值计算结果及其分析
• 3.4.1 流体相的计算分析
• 3.4.2 颗粒相的计算分析
• 3.4.3 灰尘颗粒的轨迹模拟
• 3.4.4 离散相和连续相的耦合计算
• 3.4.5 参数设计对装置性能的影响分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 装置的结构改进及参数优化
• 4.1 系统优化
• 4.2 改进装置结构
• 4.3 利用正交试验优化系统参数
• 4.4 三维数值模拟
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 创新点
• 5.3 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract