垂直螺旋输送机内气固两相流动特性的数值模拟研究

发布时间：2017-03-29 22:07

  本文关键词：垂直螺旋输送机内气固两相流动特性的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着港口经济的日益发展,港口物流量也逐年增加。在众多的港口输运机械中,螺旋卸船机凭借其环保、高效、经济等特点受到人们的重视。但是对其生产设计的核心技术依然由国外掌握,为降低成本,国内也开始着手研究,并旨在提升此卸船机的输送效率。而垂直螺旋输送机的输送效率在整个螺旋卸船机的输送过程中占有相当重要的位置。过往的设计理论都只是研究物料的特性以及物料与螺旋叶片的相互作用。现有的气固两相流动理论指出,气体对颗粒的运动有着较大的影响,而垂直螺旋输送机常用来输送粉末状物料,考虑及此,将气固两相流理论引入垂直螺旋输送机的输送机理,并用Fluent对其进行计算机仿真实验。首先应用滑移网格模拟输送机中螺旋叶片的旋转,对输送机中的气相流场进行数值模拟,得出输送机中气体流速和压强的分布。其中气体的轴向速度和切向速度较大,有助于物料的输送;在开始阶段,输送机内部压强低于大气压强可以加速进料;气流在输送机内部形成涡旋,压强为负压,可以加速物料的提升速度。其次应用欧拉模型模拟输送机内的气固两相流动,研究物料粒径、密度、填充率和螺旋转速对物料的提升速度和分布浓度的影响。在考虑气体的前提下,物料粒径对输送效率的影响更为重要,粒径越小,物料在气体中的分布越均匀,物料与气流间的相互作用越小,物料的垂直提升速度越高;螺旋转速次之,螺旋转速越高也会使物料在气体中的分布更均匀,物料的垂直提升速度增高;相反,对于小粒径物料而言,物料填充率越大,物料的提升速度反而越小;物料密度对物料的浓度与提升速度并无过多影响。本研究为垂直螺旋输送机的结构设计和适用范围以及系列化设计提供一定依据。
【关键词】：螺旋卸船机 垂直螺旋输送机 气固两相流 滑移网格 欧拉模型
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH224
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景10-11
• 1.2 螺旋卸船机的结构、发展及应用11-13
• 1.2.1 螺旋卸船机的结构11-12
• 1.2.2 螺旋卸船机的国内外发展12
• 1.2.3 螺旋卸船机的应用12-13
• 1.3 垂直螺旋输送机的结构、现状和发展前景13-15
• 1.3.1 垂直螺旋输送机的结构13-14
• 1.3.2 垂直螺旋输送机的国内外发展现状14
• 1.3.3 垂直螺旋输送机的发展前景14-15
• 1.4 垂直螺旋输送机现有输送机理15-17
• 1.4.1 单质点法15-16
• 1.4.2 流体力学法16
• 1.4.3 物料群法16
• 1.4.4 散体力学法16-17
• 1.5 课题研究的意义和本文的主要工作17-19
• 1.5.1 课题研究的意义17-18
• 1.5.2 本文的主要工作18-19
• 第二章 垂直螺旋输送机内流场数值求解的基本理论19-34
• 2.1 单相流场数值模拟方法综述19-20
• 2.1.1 直接数值模拟方法（DNS）20
• 2.1.2 非直接数值模拟方法20
• 2.2 气相场数值模拟基本理论20-23
• 2.2.1 流体动力学控制方程20-21
• 2.2.2 湍流问题中的流体动力学控制方程21
• 2.2.3 湍流问题中的Realizable k-ε 模型21-22
• 2.2.4 湍流问题中近壁面的处理22-23
• 2.3 气固两相流数值模拟方法综述23-27
• 2.3.1 离散相数值模拟方法概述25-27
• 2.4 气固两相流数值模拟基本理论27-33
• 2.4.1 气固两相流动中颗粒受力分析27-28
• 2.4.2 气固两相流动力学方程28-31
• 2.4.3 气固两相流动中的湍流模型31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 垂直螺旋输送机内气相场的数值求解34-52
• 3.1 CFD数值模拟软件FLUENT简介34
• 3.2 Fluent求解过程34-41
• 3.2.1 几何建模35-36
• 3.2.2 网格划分36-39
• 3.2.3 设置求解参数39-41
• 3.3 气相流场的模拟结果与分析41-50
• 3.3.1 流场速度分布研究41-46
• 3.3.2 流场压力分布研究46-49
• 3.3.3 不同转速对流场速度、压强分布的影响49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 垂直螺旋输送机气固两相流的数值模拟52-74
• 4.1Fluent模拟气固两相流的参数设置52-57
• 4.1.1Fluent中的多相流模型52-53
• 4.1.2 多相流模型的选择53-55
• 4.1.3 颗粒相和边界条件的设置55-57
• 4.2 数值仿真方法的正确性验证57-59
• 4.3 物料粒度对物料垂直提升速度的影响59-61
• 4.4 物料密度对物料垂直提升速度的影响61-63
• 4.5 螺旋转速对物料垂直提升速度的影响63-65
• 4.6 物料填充率对物料垂直提升速度的影响65-66
• 4.7 物料粒度对物料浓度分布的影响66-68
• 4.8 物料密度对物料浓度分布的影响68-69
• 4.9 螺旋转速对物料浓度分布的影响69-71
• 4.10物料填充率对物料浓度分布的影响71-72
• 4.11本章小结72-74
• 第五章 总结与展望74-76
• 5.1 总结74
• 5.2 展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81-82

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