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基于CFD-DEM耦合的条缝出流颗粒逸散及流场特性研究

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基于CFD-DEM耦合的条缝出流颗粒逸散及流场特性研究

作者：伍吉富西安建筑科技大学

学位级别：硕士

散状颗粒在重力的作用下自由下落撞击刚性壁面或料堆时,物料被挤压出的高速气流夹带着向四周溅射,会逸散出大量的生产性粉尘,这是工业环境最重要的污染源之一。逸散出来的粉尘颗粒,如不加控制将影响设备的正常运行,危害工作人员的身体... 详细信息

散状颗粒在重力的作用下自由下落撞击刚性壁面或料堆时,物料被挤压出的高速气流夹带着向四周溅射,会逸散出大量的生产性粉尘,这是工业环境最重要的污染源之一。逸散出来的粉尘颗粒,如不加控制将影响设备的正常运行,危害工作人员的身体健康。目前研究的成果主要是针对点状尘源即圆孔出流,然而工业生产中更常见的线状尘源的研究却基本没有涉及,因此作者在前人研究的基础上,对线状尘源条缝出流自由下落颗粒逸散及流场特性进行分析,以期为条缝出流自由下落粉尘的控制提供指导。本文基于工业生产背景,采用计算流体动力学和离散元素法相结合的CFD-DEM耦合模型对氧化铝等工业物料粉尘条缝出流自由下落过程进行了数值模拟研究,主要工作如下:1.模拟了圆孔出流自由下落过程,并给出了计算颗粒速度和卷吸空气量的方法,结合前人的实验数据和卷吸空气量模型对CFD-DEM耦合模型进行验证;2.对条缝出流颗粒自由下落进行模拟,分析了不同高度,不同出口尺寸及相同出口尺寸不同粒径下,颗粒流下落过程中颗粒和卷吸空气速度及卷吸空气量的变化;3.对条缝出流颗粒撞击水平和倾斜壁面的过程进行研究,对比分析了不同撞击高度,不同倾斜角度,不同粒径下颗粒流撞击逸散的差异。研究结果表明,颗粒条缝出流自由下落过程在短边方向上的逸散宽度增长幅度相比长边更大,且卷吸空气宽度远大于颗粒逸散宽度。随着下落高度的增加,在远离出口的900 mm处不同方向上的颗粒速度分布逐渐趋于一致。随着出口尺寸的增加,颗粒和卷吸空气速度也逐渐增大,但随着长度的增加,颗粒流中心处颗粒和卷吸空气速度增长幅度逐渐减小,并在出口长度L＞30 mm后趋于定值,颗粒的无量纲速度分布基本一致,卷吸空气量随出口尺寸的增大而增大,但单位质量流量卷吸空气量随之减小。相同出口尺寸下,颗粒的粒径越大,相同高度处颗粒速度越大,卷吸空气速度则相反越小,卷吸空气量和单位质量流量的卷吸空气量越小。颗粒流撞击水平壁面的逸散程度随颗粒堆积成堆逐渐减小,卷吸空气在近壁面处形成了沉积涡,且随时间逐渐向外向更高处移动。颗粒流下落高度越大,粒径越大,近壁面相同高度处颗粒流逸散宽度更大,逸散越严重。颗粒流与倾斜壁面接触后被分为两部分,一部分顺着壁面往下流动,另一部分与壁面接触反弹后脱离壁面射出并二次下落至斜面上,颗粒流在斜面流动的速度符合高斯分布规律。在颗粒流与斜面接触的上部角落,形成了一个卷吸空气涡旋。颗粒流撞击斜面的高度越大,斜面倾角越小,粒径越小,其颗粒流在斜面上向外的逸散宽度越明显。

关键词： CFD-DEM耦合模型工业散状物料条缝卷吸空气量颗粒逸散

基于CFD-DEM耦合的条缝出流自由下落流场特性研究

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建筑热能通风空调 2020年第9期39卷 29-34页

作者：伍吉富孙宏发张静西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院 710055

采用CFD-DEM耦合模型研究了颗粒条缝出流自由下落过程的流场特性。研究表明,随下落高度增大,在距出流口900 mm处颗粒速度分布趋于一致。远离出口处相同高度不同方向上卷吸空气速度分布基本一致。随出口长度增加,颗粒和卷吸空气速度逐渐... 详细信息

采用CFD-DEM耦合模型研究了颗粒条缝出流自由下落过程的流场特性。研究表明,随下落高度增大,在距出流口900 mm处颗粒速度分布趋于一致。远离出口处相同高度不同方向上卷吸空气速度分布基本一致。随出口长度增加,颗粒和卷吸空气速度逐渐增大并在l>30 mm后趋于定值。粒径越大,颗粒速度越大而卷吸空气速度越小。对实际通风除尘设计,卷吸空气量随出口长度增加而增大,但单位质量流量卷吸空气量随之减小。粒径越小,卷吸空气量和单位质量流量卷吸空气量越大。

关键词： CFD-DEM耦合模型条缝自由下落卷吸空气量

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静压式条缝送风口紊流系数及扩散角的测定

广东工业大学学报 2004年第4期21卷 52-55页

作者：杨晚生张吉光张艳梅广东工业大学建设学院广东广州510643 青岛理工大学山东青岛266033 太原理工大学山西太原030024

对所研制的新型静压均匀送风道条缝送风口的紊流系数及扩散角度进行了试验研究,测试结果表明:本实验所测定的无导叶具有加工磨圆边口的风道纵条缝送风口具有比较好的紊流扩散性能,而且其紊流系数及扩散角度随出口气流速度的改变很小,即... 详细信息

对所研制的新型静压均匀送风道条缝送风口的紊流系数及扩散角度进行了试验研究,测试结果表明:本实验所测定的无导叶具有加工磨圆边口的风道纵条缝送风口具有比较好的紊流扩散性能,而且其紊流系数及扩散角度随出口气流速度的改变很小,即二者之间的关系表现为随机的不确定变化规律;同时通过试验发现丝线测定法具有简单可靠、操作方便、容易实现等优点,与断面速度法相结可以合进一步提高测试效率和测试结果的准确度.

关键词：静压送风道条缝送风口紊流系数扩散角

一个用于高温冷藏库及通风空调系统条缝均匀送风管道设计计算的简化公式

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制冷空调与电力机械 2001年第3期22卷 23-25页

作者：沈雅钧洪兴龙金剑雄浙江海洋学院浙江舟山316004

本文针对高温冷藏库及空调通风工程中普遍采用的条缝式均匀送风管道截面宽度计算问题，从考虑沿程阻力系数λ值随截面位置ｘ的变化入手，提出了一个较为简便的计算公式，可供有关设计计算人员参考。

关键词：高温冷藏库空调通风条缝空气管道设计

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苏州创建条缝形喷射风口新产品

暖通空调 2012年第4期42卷 I0025-I0025页

随着我国经济的高速发展，越来越多的公共用途的建筑群体拔地而起，例如，大型展览馆、车站和机场的候车（机）厅、体验馆比赛厅、高档酒店大堂等场所。通常这些建筑物具有外形优美、造型别致等特点，因此对空调系统的送风装置也有着相... 详细信息

随着我国经济的高速发展，越来越多的公共用途的建筑群体拔地而起，例如，大型展览馆、车站和机场的候车（机）厅、体验馆比赛厅、高档酒店大堂等场所。通常这些建筑物具有外形优美、造型别致等特点，因此对空调系统的送风装置也有着相应的特殊要求。与此同时，越来越多的设计师在设计空调系统、选择送（回）风口类型的工作过程中，不再仅满足于传统的空调系统的热湿处理范畴，追求空调送风系统与建筑物装饰要求有机结合、人员活动区域等温、匀速气流分布、高效的消声处理和合理的灯光配合已经成为发展趋势之一。苏州创建空调设备有限公司的条缝形喷射风口和桶形旋流喷流风口正是为满足市场的特殊要求应运而生的新产品。

关键词：风口产品喷射条缝苏州建筑物装饰空调系统建筑群体

维普期刊数据库评论

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一条缝焊接技术关键点分析

现代家电 2010年第14期 51-51页

作者：梁均柱格美淇热水器技术部

内胆制造技术涉及到容器承压、搪瓷制造工艺及表面工程处理等技术和材料的控制，内胆及涂层材料．承压性能、涂层工艺、焊接工艺等方面都是衡量内胆好坏的重要指标。

关键词：焊接技术条缝承压性能涂层材料制造技术表面工程制造工艺涂层工艺

外置式排风罩条缝口开口面积与气流均匀性研究

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中国安全生产科学技术 2013年第7期9卷 159-163页

作者：周书林中国安全生产科学研究院北京100029

在外置式风罩罩口上设置条缝是用来提高和保证罩口气流均匀性的方法之一。在以往研究的基础上,对设置多大面积的条缝最有利于形成均匀的吸气气流进行了实验研究。实验通过改变条缝开口面积和总吸风量,测试该条件下风罩各条缝处风速,对... 详细信息

在外置式风罩罩口上设置条缝是用来提高和保证罩口气流均匀性的方法之一。在以往研究的基础上,对设置多大面积的条缝最有利于形成均匀的吸气气流进行了实验研究。实验通过改变条缝开口面积和总吸风量,测试该条件下风罩各条缝处风速,对比每组实验风速的均匀程度,从而反推使罩口实现均匀气流的条缝开口面积和风量条件。实验结果表明,条缝开口面积总和等于1倍罩内吸风口面积能够使风罩形成较好的均匀气流,从能量消耗的角度看也较为节能。风量的变化对这一结论并无影响。

关键词：外置式风罩条缝开口面积均匀气流

复合喷射塔板的流体力学性能及传质性能的测定

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北京化工大学学报（自然科学版） 2019年第6期46卷 8-14页

作者：汤金龙亓军薛嘉兴李压方张来勇李群生北京化工大学化学工程学院化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 中国寰球工程公司北京100012

设计了一种具有低压降、大通量及高传质效率的复合喷射塔板,以空气和富氧水为介质,在直径500 mm的圆筒型玻璃钢实验装置中对复合喷射塔板的流体力学性能及传质性能进行测定,研究了复合喷射塔板的干、湿板压降,雾沫夹带,漏液率,清液层高... 详细信息

设计了一种具有低压降、大通量及高传质效率的复合喷射塔板,以空气和富氧水为介质,在直径500 mm的圆筒型玻璃钢实验装置中对复合喷射塔板的流体力学性能及传质性能进行测定,研究了复合喷射塔板的干、湿板压降,雾沫夹带,漏液率,清液层高度等流体力学性能随底隙上方条缝高度的变化规律,并对干、湿板压降数据进行线性回归分析。结果表明该复合喷射塔板的干、湿板压降与F1浮阀塔板相比明显降低,且塔板清液层高度随底隙上方开缝高度的增加而降低,雾沫夹带率和漏液率随开缝高度的增加而增大;在底隙上方开缝能够提升立体塔板的传质效果,且传质效果比F1浮阀塔板高出5%以上。

关键词：复合喷射塔板流体力学性能条缝传质性能

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铝电解槽排烟量的确定方法

轻金属 2013年第5期 62-64页

作者：刘迅邓翔贵阳铝镁设计研究院有限公司贵州贵阳550081

对电解铝电化学反应产生的烟气量和电解槽条缝漏风量进行计算并对比,明确指出电解槽排烟量主要取决于槽盖板的严密性。文中详细介绍了通过计算条缝来计算电解槽排烟量的方法;针对目前电解槽盖板结构形式和电解车间的操作水平,在保证电... 详细信息

对电解铝电化学反应产生的烟气量和电解槽条缝漏风量进行计算并对比,明确指出电解槽排烟量主要取决于槽盖板的严密性。文中详细介绍了通过计算条缝来计算电解槽排烟量的方法;针对目前电解槽盖板结构形式和电解车间的操作水平,在保证电解槽集气效率的前提下,根据统计计算结果,给出了条缝宽度和比例;同时提出在普通工况下,电解槽炉膛内至少要维持5Pa左右负压的理论计算值。

关键词：烟气量电化学反应条缝热压