密相栓流气力输送的数值模拟

发布时间：2017-05-12 09:17

  本文关键词：密相栓流气力输送的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气力输送是利用气体在管道中输送物料的一种运输方式。常规的气力输送装置由动力源(通常是运用气体输送),运输路径,储存物料装置和回收颗粒装置等几部分构成,被广泛应用于各行各业。早期的气力输送以稀相气力输送为主。但由于稀相输送的应用局限性使得其逐步被密相气力输送所代替。由于对密相气力输送的研究主要集中在实验设计方面,理论方面的研究较少,且对料栓流动机理的研究主要是利用CFD流体软件FLUENT进行分析,不能从颗粒尺寸层面来揭示物料流动机理。所以本文引入离散元软件EDEM,基于EDEM-FLUENT耦合平台对密相气力输送进行仿真分析,从颗粒角度分析密相气力输送料栓的流动机理。本文首先对EDEM软件与FLUENT软件的耦合方法进行了介绍,基于EDEM-FLUENT耦合平台对垂直管道中密相气力输送进行数值模拟,仿真分析垂直管道中料栓的运动形式和颗粒运动轨迹。探讨入口气体速度对料栓运动速度的影响。并着重分析气体速度,颗粒质量流量,管道直径等因素对单位管道压降大小的影响。同时,本文对水平管道中密相气力输送进行了分析。仿真分析水平管道中不同流型料栓的形成方式及运动形态,探讨通过压力变化来判断流型的方法。着重分析了料栓的流动机理,分别从观测流型图;总结气固两相在某一管道截面的速度变化规律;分析颗粒、流体、管道三者之间相互接触力关系这三个不同的角度揭示料栓运动的流动机理。分析了在给定初始条件下,物料在由水平管、弯管、垂直管所组成的整体管道中的不同的流动形态,确定了料栓在整体管道中进行连续密相输送的初始条件。并对输送过程中的堵管现象进行分析,总结发生堵管现象的边界条件并提出避免堵管的改进方案。最后利用BP神经网络的函数预测和逼近特性,结合仿真数据,对密相气力输送过程中的压降进行预测。其预测结果与仿真得到的结果误差较小,验证了利用神经网络算法预测压降方法的可行性与准确性。运用此方法弥补传统经验公式计算压降方式的不足。
【关键词】：气力输送 密相 数值模拟 压降 神经网络
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH48;O359
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 气力输送综述10-11
• 1.2 气力输送的国内外发展11-12
• 1.3 气力输送的特点12
• 1.4 课题研究内容及需要解决的问题12-16
• 第2章 气固两相流的流动机理分析16-26
• 2.1 气固两相流的流型分析16-18
• 2.1.1 水平管道的流型16-17
• 2.1.2 垂直管道的流型17
• 2.1.3 弯管中的流型17-18
• 2.2 单颗粒在流体中的受力分析18-19
• 2.2.1 阻力（拖曳力）18
• 2.2.2 Basset力18-19
• 2.2.3 Saffman力19
• 2.2.4 Magnus升力19
• 2.2.5 湍流脉动19
• 2.3 颗粒群在流体中的运动方程19-23
• 2.3.1 在?L段中颗粒群轴向受力分析19-22
• 2.3.2 颗粒群在水平管中的运动方程22-23
• 2.4 气固两相流流动控制方程23-24
• 2.5 气固两相流流体流动模型24-26
• 2.5.1 双流体模型24
• 2.5.2 颗粒轨道模型24-25
• 2.5.3 离散单元法25-26
• 第3章 基于EDEM-FLUENT密相气力输送在垂直管道的数值模拟26-40
• 3.1 EDEM-FLUENT耦合平台26-27
• 3.1.1 EDEM26-27
• 3.1.2 EDEM-FLUENT耦合方法27
• 3.2 气力输送的物理特性参数27-28
• 3.3 基于EDEM-FLUENT密相气力输送的数值模拟过程28-30
• 3.3.1 数值模拟的理论基础与基本假设28-29
• 3.3.2 实施仿真的相关求解模型29
• 3.3.3 时间步长及边界条件29-30
• 3.4 仿真结果与分析30-40
• 3.4.1 悬浮速度30-32
• 3.4.2 垂直向上密相气力输送过程总貌32-34
• 3.4.3 栓速与气速34-35
• 3.4.4 气速、颗粒流量与垂直管道压降的关系35-37
• 3.4.5 管道直径与垂直管道压降37-40
• 第4章 水平管及整体管道的连续密相气力输送的数值模拟40-56
• 4.1 水平管道中的密相气力输送40-50
• 4.1.1 模型的建立40
• 4.1.2 水平管密相气力输送流型的判定及影响因素40-43
• 4.1.3 料栓的坍塌与合并43-44
• 4.1.4 密相气力输送栓内两相流速度分布44-45
• 4.1.5 料栓内部接触力关系45-49
• 4.1.6 操作条件对压降的影响49-50
• 4.2 料栓在整体管道中的流动状态50-53
• 4.3 堵管的临界条件及堵管的原因和解决措施53-56
• 4.3.1 堵管的临界条件53-54
• 4.3.2 堵管的解决措施54-56
• 第5章 气力输送中管道压损的计算及预测56-66
• 5.1 气力输送中的各项压力损失及常用压损计算方法56-57
• 5.1.1 气力输送中的各项压力损失56-57
• 5.1.2 常用压损计算方法57
• 5.2 BP神经网络对密相气力输送中管道压降的预测57-66
• 5.2.1 BP神经网络58-61
• 5.2.2 输入参数的确定61
• 5.2.3 神经网络训练结果分析61-63
• 5.2.4 训练误差影响因素分析63-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 参考文献68-74
• 作者简介74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 向少学;王小乐;;基于EDEM仿真的水平螺旋输送机输送机理分析研究[J];港口装卸;2015年05期

2 刘伟立;卫红波;;基于EDEM软件的螺旋输送机仿真及分析[J];机械工程师;2015年10期

3 李志华;李绪超;刘光朋;;弯管气力输送炭黑的数值模拟与分析研究[J];橡胶工业;2015年08期

4 高德真;李佳璐;李德臣;刘姝;王晓宁;;基于FLUENT气固两相流数值模拟与分析[J];辽宁石油化工大学学报;2015年04期

5 邢婷;张妍;王晓宁;;气固两相流在水平管道中的数值模拟[J];当代化工;2014年10期

6 Fubao Zhou;Shengyong Hu;Yingke Liu;Chun Liu;Tongqiang Xia;;CFD-DEM simulation of the pneumatic conveying of fine particles through a horizontal slit[J];Particuology;2014年05期

7 郭晓镭;陆海峰;陶顺龙;龚欣;;竖直上升管的煤粉密相气力输送阻力特性的实验研究[J];华东理工大学学报(自然科学版);2014年01期

8 吴家桦;陈鹏;王晓亮;胡春云;;煤粉高压密相气力输送技术研究现状与前景展望[J];东方电气评论;2013年04期

9 周文君;卫红波;;基于EDEM的带式输送机输送过程仿真及分析[J];煤矿机械;2013年05期

10 ;基于离散元技术的EDEM软件详解[J];CAD/CAM与制造业信息化;2012年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 罗志国;倪冰;陈韧;邹宗树;狄瞻霞;;水平气力输送管中颗粒浓度分布的数值模拟[A];2008年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 匡世波;基于离散单元法气力输送的数值模拟研究[D];东北大学　;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 何成;基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟[D];广东工业大学;2014年

2 彭宗祥;连续密相气力输送系统设计及实验研究[D];青岛科技大学;2013年

3 李州;炭黑在密相气力输送系统中的流动机理及数值模拟分析[D];青岛科技大学;2013年

4 崔岳;栓塞式气力输送灰罐数值模拟与实验研究[D];天津大学;2012年

5 夏鹏;炭黑气力输送气固两相流的模拟分析与实验研究[D];青岛科技大学;2011年

6 李媛华;基于离散元技术的球磨机参数优化研究[D];吉林大学;2009年

7 赵会永;粮食颗粒流动特性的试验研究与数值模拟[D];内蒙古农业大学;2009年

8 李东耀;基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究[D];重庆大学;2009年

9 黎明;用离散单元法对密相栓流气力输送的数值模拟研究[D];北京化工大学;2001年

  本文关键词：密相栓流气力输送的数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：359381