散堆料场表面流场结构与颗粒起动机理研究
发布时间：2021-10-01 05:35
散堆料场颗粒扬尘造成细微颗粒物的扩散,是城市颗粒污染的主要来源之一。本文采用数值模拟与PIV（Particle Image Velocimetry）实验相结合的方法研究了不同粗糙元排列形式对料堆表面流场结构的影响;通过受力分析建立了料堆表面不同位置点颗粒的起动风速方程,研究工作对准确认识料堆表面流场结构,揭示散堆料场中颗粒起动机理有重要意义。本文主要研究内容及结论如下:（1）采用大涡模拟研究了不同粗糙元排列方式下特征结构周围流动特性及压力分布情况,模拟结果表明:交错排列时在粗糙元尾部各自出现一对卡门涡街,而平行排列时两个相邻粗糙元后共同产生一对卡门涡街;交错排列时特征结构内部流体平均流速较小,流型较为混乱,平行排列时平均流速较大,流型较为规则。特征结构排列方式对上游粗糙元表面压力分布影响不大,上游粗糙元前沿均为高压区（约为5.5pa）,顶部为负压区（约为-2.2pa）;交错排列时下游粗糙元表面压力分布与上游一致,但由于上游粗糙元平行排列时对流体有更好的导流作用,因此平行排列时下游粗糙元表面压力较小（-0.5pa）且压力梯度小。（2）分析了不同表面料堆近壁处流场结构,结果表明:在距壁面高...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等径球体系规则排列Fig.1-1Regulararrangementofequaldiameterballsystem
散堆料场表面流场结构与颗粒起动机理研究4图1-2异径球体颗粒的堆积特性Fig.1-2Packingcharacteristicsofreducingsphereparticles（4）非球形颗粒的随意堆积：实际散料大都是表面粗糙的非球形颗粒，当散料球形度接近于1且粗糙度较小时，料堆空隙率较校1.2.4散料颗粒的受力散料颗粒的受力情况与颗粒起动密切相关，Shields、韩其为以及何明民[23,24]等学者对散料颗粒起动过程中主要作用力进行研究，并有了初步认识。1.2.4.1单颗粒受力图（1-3）为单颗粒在来流风吹拂作用下发生运动时的受力情况，图中并未考虑颗粒的碰撞行为。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3单颗粒受力Fig.1-3Singleparticlestress（1）曳力DF：流体流经料堆表面时与表层颗粒相接触，由于两者的速度不同，流体会受到颗粒的阻力而颗粒则会受到流体的曳力，表达式如下。fadVRe（1-2）687.0Re15.01Re24DC（1-3）22421VDCFDaD（1-4）其中DC为曳力系数，d为特征长度，a为流体密度，V为流体的临界摩擦风速，f为流体的黏性系数。（2）重力GF与浮力AF：gDFpG3234（1-5）gDFaA3234（1-6）
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路工程施工扬尘机理及抑尘技术分析[J]. 杜丽. 公路与汽运. 2019(06)
[2]球体状泥沙纵向相对暴露度概率密度分布[J]. 周双,张根广. 泥沙研究. 2019(05)
[3]重力条件下散体颗粒堆积特性研究[J]. 朱小旭,孙军杰,刘琨,孙昱,贾勇. 水利水电技术. 2019(09)
[4]基于全概率的推移质输沙率公式[J]. 李林林,张根广. 泥沙研究. 2018(06)
[5]颗粒形状对碎石料孔隙特性影响研究[J]. 叶加兵,张家发,邹维列. 岩土力学. 2018(12)
[6]横肋粗糙元地表的风场阻力特征研究[J]. 李冰,江岸,武建军. 空气动力学学报. 2016(04)
[7]露天堆场防风抑尘网临界孔隙率的数值模拟[J]. 潘武轩,何鸿展,宋翀芳,李临平. 中国环境科学. 2015(06)
[8]粗糙壁面上湍流边界层的直接数值模拟[J]. 刘骁飞,韦安阳,罗坤,樊建人. 工程热物理学报. 2014(12)
[9]裸露地表近地层土壤风蚀运移过程的模拟研究[J]. 岳高伟,毕伟. 自然灾害学报. 2014(04)
[10]露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟[J]. 宋翀芳,彭林,白慧玲,牟玲,刘效峰. 中国环境科学. 2014(07)
博士论文
[1]近壁面颗粒绕流特性的直接数值模拟研究[D]. 赵慧.浙江大学 2016
[2]开放式撞击流反应器流场特性研究[D]. 张珺.中北大学 2016
[3]泥沙颗粒运动规律及非线性分析[D]. 马菲.天津大学 2012
[4]非均匀沙运动特性研究[D]. 何文社.四川大学 2002
[5]散料的流动性及其在弯管中气力输送的研究[D]. 傅磊.大连理工大学 2000
硕士论文
[1]粗糙壁面上气固两相湍流流动特性的PIV测量[D]. 骆明波.浙江大学 2017
[2]颗粒旋转对湍流变动影响的分析[D]. 曾诚.南昌航空大学 2016
[3]露天矿爆破扬尘规律及水泡泥降尘技术研究[D]. 黄志辉.辽宁工程技术大学 2016
[4]机动车行驶过程中扬尘污染分布特征的数值模拟研究[D]. 张瑶.西安建筑科技大学 2012
[5]风沙起动规律的研究[D]. 龚昌财.兰州大学 2010
[6]风沙两相流中沙粒起动规律的实验研究[D]. 程旭.清华大学 2003
本文编号：3417258
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
等径球体系规则排列Fig.1-1Regulararrangementofequaldiameterballsystem
散堆料场表面流场结构与颗粒起动机理研究4图1-2异径球体颗粒的堆积特性Fig.1-2Packingcharacteristicsofreducingsphereparticles（4）非球形颗粒的随意堆积：实际散料大都是表面粗糙的非球形颗粒，当散料球形度接近于1且粗糙度较小时，料堆空隙率较校1.2.4散料颗粒的受力散料颗粒的受力情况与颗粒起动密切相关，Shields、韩其为以及何明民[23,24]等学者对散料颗粒起动过程中主要作用力进行研究，并有了初步认识。1.2.4.1单颗粒受力图（1-3）为单颗粒在来流风吹拂作用下发生运动时的受力情况，图中并未考虑颗粒的碰撞行为。
青岛科技大学研究生学位论文5图1-3单颗粒受力Fig.1-3Singleparticlestress（1）曳力DF：流体流经料堆表面时与表层颗粒相接触，由于两者的速度不同，流体会受到颗粒的阻力而颗粒则会受到流体的曳力，表达式如下。fadVRe（1-2）687.0Re15.01Re24DC（1-3）22421VDCFDaD（1-4）其中DC为曳力系数，d为特征长度，a为流体密度，V为流体的临界摩擦风速，f为流体的黏性系数。（2）重力GF与浮力AF：gDFpG3234（1-5）gDFaA3234（1-6）
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路工程施工扬尘机理及抑尘技术分析[J]. 杜丽. 公路与汽运. 2019(06)
[2]球体状泥沙纵向相对暴露度概率密度分布[J]. 周双,张根广. 泥沙研究. 2019(05)
[3]重力条件下散体颗粒堆积特性研究[J]. 朱小旭,孙军杰,刘琨,孙昱,贾勇. 水利水电技术. 2019(09)
[4]基于全概率的推移质输沙率公式[J]. 李林林,张根广. 泥沙研究. 2018(06)
[5]颗粒形状对碎石料孔隙特性影响研究[J]. 叶加兵,张家发,邹维列. 岩土力学. 2018(12)
[6]横肋粗糙元地表的风场阻力特征研究[J]. 李冰,江岸,武建军. 空气动力学学报. 2016(04)
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[8]粗糙壁面上湍流边界层的直接数值模拟[J]. 刘骁飞,韦安阳,罗坤,樊建人. 工程热物理学报. 2014(12)
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[10]露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟[J]. 宋翀芳,彭林,白慧玲,牟玲,刘效峰. 中国环境科学. 2014(07)
博士论文
[1]近壁面颗粒绕流特性的直接数值模拟研究[D]. 赵慧.浙江大学 2016
[2]开放式撞击流反应器流场特性研究[D]. 张珺.中北大学 2016
[3]泥沙颗粒运动规律及非线性分析[D]. 马菲.天津大学 2012
[4]非均匀沙运动特性研究[D]. 何文社.四川大学 2002
[5]散料的流动性及其在弯管中气力输送的研究[D]. 傅磊.大连理工大学 2000
硕士论文
[1]粗糙壁面上气固两相湍流流动特性的PIV测量[D]. 骆明波.浙江大学 2017
[2]颗粒旋转对湍流变动影响的分析[D]. 曾诚.南昌航空大学 2016
[3]露天矿爆破扬尘规律及水泡泥降尘技术研究[D]. 黄志辉.辽宁工程技术大学 2016
[4]机动车行驶过程中扬尘污染分布特征的数值模拟研究[D]. 张瑶.西安建筑科技大学 2012
[5]风沙起动规律的研究[D]. 龚昌财.兰州大学 2010
[6]风沙两相流中沙粒起动规律的实验研究[D]. 程旭.清华大学 2003
本文编号：3417258
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