超声激振喷嘴雾化数值模拟研究
发布时间：2021-05-17 21:45
工业生产中粉尘浓度上升,对生产安全造成极大的隐患,而粉尘中粒径较小的呼吸性粉尘会导致工作人员尘肺病。目前针对粉尘主要采用水介质喷雾的湿法降尘,而对于粉尘中的呼吸性粉尘,普通喷嘴的雾化粒径较大,雾化效果很不理想。Hartmann哨型超声雾化喷嘴作为一种流体动力式喷嘴,利用本身结构能产生超声,其雾化后雾滴粒径可以达到十几微米,能够有效的使呼吸性粉尘沉降。本文通过分析前人对于Hartmann哨发声机理及超声雾化机理,结合自激振荡喷嘴及气泡雾化喷嘴优点设计提出超声激振喷嘴,并分析谐振腔、碰撞壁等结构参数及气液两相混合后对于超声激振喷嘴内部流场的影响,同时分析计算谐振腔结构与声压关系。利用流体动力学软件FLUENT对液体工质情况下超声激振喷嘴内部流场进行了模拟,模拟主要分析喷嘴不同结构参数下（碰撞壁角度α、谐振腔直径d、谐振腔深度l、谐振距离L）喷嘴内部流场及流体灌入和冲出谐振腔的效果,进一步分析产生超声强度与灌入效果的联系。结果发现流场内速度分布及压力分布都是层状分布,并有涡旋的产生,根据流体灌入和冲出谐振腔的效果得出结构参数设计范围:α = 60°-70°、l = 3-4 mm、d= 4-6...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 粉尘危害
1.1.2 降尘技术研究现状
1.2 超声雾化种类
1.2.1 电动式超声波喷嘴
1.2.2 流体动力式超声雾化喷嘴
1.3 超声雾化喷嘴国内外研究动态
1.3.1 Hartmann哨研究动态
1.3.2 Hartmann哨型超声雾化喷嘴研究动态
1.4 本课题研究的意义和内容
1.4.1 本课题研究意义
1.4.2 本课题研究内容
第二章 液体射流雾化理论基础
2.1 雾化机理理论分析
2.2 液体射流喷雾模型
2.2.1 WAVE模型
2.2.2 KH-RT模型
2.2.3 Gosman-Huh模型
2.2.4 LISA模型
2.3 超声喷嘴雾化机理
2.3.1 超声波产生原理
2.3.2 超声波雾化原理
2.4 自激振荡喷嘴雾化机理
2.4.1 自激振荡机理
2.4.2 扰动波有效反馈条件
2.5 气泡雾化喷嘴雾化机理
2.6 本章小结
第三章 单相液体工质超声激振喷嘴数值模拟研究
3.1 流体动力学基本控制方程
3.2 模型建立及网格划分
3.2.1 物理模型建立
3.2.2 计算网格划分
3.3 边界条件与求解器设定
3.3.1 边界条件设定
3.3.2 求解器设定
3.4 仿真结果及分析
3.4.1 喷嘴内流场分析
3.4.2 碰撞壁角度对流场影响
3.4.3 谐振腔深度对流场影响
3.4.4 谐振腔直径对流场影响
3.4.5 谐振距离对流场影响
3.5 本章小结
第四章 超声激振喷嘴谐振腔声学特性研究
4.1 计算声学数值解法
4.2 FW-H控制方程
4.3 谐振腔声学计算方法
4.4 仿真结果及分析
4.4.1 谐振腔深度对声压影响
4.4.2 谐振腔直径对声压影响
4.4.3 谐振距离对声压影响
4.4.4 进口压力对声压级影响
4.5 本章小结
第五章 气液两相同轴超声激振喷嘴数值模拟研究
5.1 气液两相流动数值模拟
5.2 气液两相流动控制方程
5.3 模型建立及网格划分
5.3.1 模型的建立
5.3.2 计算网格划分
5.4 边界条件与求解器设定
5.4.1 边界条件的设定
5.4.2 求解器的设定
5.5 仿真结果及其分析
5.5.1 喷嘴内部气相运动过程分析
5.5.2 喷嘴内部流场分析
5.5.3 进口气含率对于喷嘴气相分布影响
5.5.4 进口气含率对于谐振腔质量流量影响
5.5.5 进口气含率对于喷嘴速度影响
5.5.6 进口压力对于喷嘴气相分布影响
5.5.7 进口压力对于喷嘴速度影响
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]自激振荡脉冲喷嘴空化效应及其射流形态的数值分析[J]. 汪朝晖,胡亚男,饶长健,邓晓刚. 中国机械工程. 2017(13)
[2]基于CFD的超声激振喷嘴雾化特性数值模拟研究[J]. 李洪喜,刘邱祖,刘燕萍,张建林. 真空科学与技术学报. 2017(01)
[3]基于Hartmann谐振腔的雾化喷嘴声场流场特性[J]. 阮灿,黄玥,蔡江千,刘晨,邢菲. 航空动力学报. 2016(09)
[4]自激振荡喷嘴的设计及其雾化性能实验研究[J]. 王品贺,葛少成,李腾达,刘南南. 世界科技研究与发展. 2016(03)
[5]超声干雾抑尘机理及其技术参数优化研究[J]. 李刚,吴超. 中国安全科学学报. 2015(03)
[6]超声雾化频率与雾化粒径关系的实验研究[J]. 张文俊,武明亮,郭丽潇,王永仙. 压电与声光. 2013(06)
[7]气液两相旋流喷嘴雾化特性[J]. 袁文博,向晓东,石零,吴高明. 环境工程学报. 2013(12)
[8]超声波作用下泡群的共振声响应[J]. 胡静,林书玉,王成会,李锦. 物理学报. 2013(13)
[9]声场中气泡群的动力学特性[J]. 沈壮志,吴胜举. 物理学报. 2012(24)
[10]哈特曼发声器的声学特性研究[J]. 陈仁松,王国庆,高新军,贺升平,王冰. 声学技术. 2012(03)
博士论文
[1]气泡雾化细水雾灭火有效性模拟研究[D]. 黄鑫.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]气泡雾化过程的数值模拟研究[D]. 傅燕妮.浙江大学 2015
[2]掘进工作面环流气水雾化除尘装置的研究[D]. 刘春洋.太原理工大学 2015
[3]气液两相喷射器内部流动的数值计算[D]. 王文娇.大连理工大学 2014
[4]微泵型压电超声波雾化器研究[D]. 胡方军.南京航空航天大学 2013
[5]矿井智能型气动水射流除尘设备设计与研究[D]. 杨立志.安徽理工大学 2012
[6]高效烟气脱硫超声波喷嘴设计及特性实验研究[D]. 李小伟.华南理工大学 2012
[7]自吸喷雾磁化降尘研究[D]. 许冬花.江苏大学 2010
[8]H-V复合流体发声器的声学特性研究[D]. 雷育荣.陕西师范大学 2010
[9]气泡雾化喷嘴内部流场分析及MQL切削试验研究[D]. 王志浩.西安理工大学 2010
[10]圆锥腔型Hartmann哨的声学性能的研究[D]. 贺龙.陕西师范大学 2009
本文编号：3192507
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 粉尘危害
1.1.2 降尘技术研究现状
1.2 超声雾化种类
1.2.1 电动式超声波喷嘴
1.2.2 流体动力式超声雾化喷嘴
1.3 超声雾化喷嘴国内外研究动态
1.3.1 Hartmann哨研究动态
1.3.2 Hartmann哨型超声雾化喷嘴研究动态
1.4 本课题研究的意义和内容
1.4.1 本课题研究意义
1.4.2 本课题研究内容
第二章 液体射流雾化理论基础
2.1 雾化机理理论分析
2.2 液体射流喷雾模型
2.2.1 WAVE模型
2.2.2 KH-RT模型
2.2.3 Gosman-Huh模型
2.2.4 LISA模型
2.3 超声喷嘴雾化机理
2.3.1 超声波产生原理
2.3.2 超声波雾化原理
2.4 自激振荡喷嘴雾化机理
2.4.1 自激振荡机理
2.4.2 扰动波有效反馈条件
2.5 气泡雾化喷嘴雾化机理
2.6 本章小结
第三章 单相液体工质超声激振喷嘴数值模拟研究
3.1 流体动力学基本控制方程
3.2 模型建立及网格划分
3.2.1 物理模型建立
3.2.2 计算网格划分
3.3 边界条件与求解器设定
3.3.1 边界条件设定
3.3.2 求解器设定
3.4 仿真结果及分析
3.4.1 喷嘴内流场分析
3.4.2 碰撞壁角度对流场影响
3.4.3 谐振腔深度对流场影响
3.4.4 谐振腔直径对流场影响
3.4.5 谐振距离对流场影响
3.5 本章小结
第四章 超声激振喷嘴谐振腔声学特性研究
4.1 计算声学数值解法
4.2 FW-H控制方程
4.3 谐振腔声学计算方法
4.4 仿真结果及分析
4.4.1 谐振腔深度对声压影响
4.4.2 谐振腔直径对声压影响
4.4.3 谐振距离对声压影响
4.4.4 进口压力对声压级影响
4.5 本章小结
第五章 气液两相同轴超声激振喷嘴数值模拟研究
5.1 气液两相流动数值模拟
5.2 气液两相流动控制方程
5.3 模型建立及网格划分
5.3.1 模型的建立
5.3.2 计算网格划分
5.4 边界条件与求解器设定
5.4.1 边界条件的设定
5.4.2 求解器的设定
5.5 仿真结果及其分析
5.5.1 喷嘴内部气相运动过程分析
5.5.2 喷嘴内部流场分析
5.5.3 进口气含率对于喷嘴气相分布影响
5.5.4 进口气含率对于谐振腔质量流量影响
5.5.5 进口气含率对于喷嘴速度影响
5.5.6 进口压力对于喷嘴气相分布影响
5.5.7 进口压力对于喷嘴速度影响
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]自激振荡脉冲喷嘴空化效应及其射流形态的数值分析[J]. 汪朝晖,胡亚男,饶长健,邓晓刚. 中国机械工程. 2017(13)
[2]基于CFD的超声激振喷嘴雾化特性数值模拟研究[J]. 李洪喜,刘邱祖,刘燕萍,张建林. 真空科学与技术学报. 2017(01)
[3]基于Hartmann谐振腔的雾化喷嘴声场流场特性[J]. 阮灿,黄玥,蔡江千,刘晨,邢菲. 航空动力学报. 2016(09)
[4]自激振荡喷嘴的设计及其雾化性能实验研究[J]. 王品贺,葛少成,李腾达,刘南南. 世界科技研究与发展. 2016(03)
[5]超声干雾抑尘机理及其技术参数优化研究[J]. 李刚,吴超. 中国安全科学学报. 2015(03)
[6]超声雾化频率与雾化粒径关系的实验研究[J]. 张文俊,武明亮,郭丽潇,王永仙. 压电与声光. 2013(06)
[7]气液两相旋流喷嘴雾化特性[J]. 袁文博,向晓东,石零,吴高明. 环境工程学报. 2013(12)
[8]超声波作用下泡群的共振声响应[J]. 胡静,林书玉,王成会,李锦. 物理学报. 2013(13)
[9]声场中气泡群的动力学特性[J]. 沈壮志,吴胜举. 物理学报. 2012(24)
[10]哈特曼发声器的声学特性研究[J]. 陈仁松,王国庆,高新军,贺升平,王冰. 声学技术. 2012(03)
博士论文
[1]气泡雾化细水雾灭火有效性模拟研究[D]. 黄鑫.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]气泡雾化过程的数值模拟研究[D]. 傅燕妮.浙江大学 2015
[2]掘进工作面环流气水雾化除尘装置的研究[D]. 刘春洋.太原理工大学 2015
[3]气液两相喷射器内部流动的数值计算[D]. 王文娇.大连理工大学 2014
[4]微泵型压电超声波雾化器研究[D]. 胡方军.南京航空航天大学 2013
[5]矿井智能型气动水射流除尘设备设计与研究[D]. 杨立志.安徽理工大学 2012
[6]高效烟气脱硫超声波喷嘴设计及特性实验研究[D]. 李小伟.华南理工大学 2012
[7]自吸喷雾磁化降尘研究[D]. 许冬花.江苏大学 2010
[8]H-V复合流体发声器的声学特性研究[D]. 雷育荣.陕西师范大学 2010
[9]气泡雾化喷嘴内部流场分析及MQL切削试验研究[D]. 王志浩.西安理工大学 2010
[10]圆锥腔型Hartmann哨的声学性能的研究[D]. 贺龙.陕西师范大学 2009
本文编号：3192507
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