基于CFD的煤矿降尘用微振荡腔高效雾化喷嘴参数分析
发布时间：2021-07-21 14:28
为了提高煤矿降尘喷嘴的雾化效率,通过对斜壁进行微振荡腔结构设置的方式来提高喷嘴内部湍流性能,并通过CFD仿真平台对斜壁倾角以及入口压力参数进行了优化分析。结果表明:倾角的设置对喷嘴的雾化效果有较大影响,当θ为60°、52.5°时,在谐振腔与微振荡腔的作用下,内腔室和微振荡腔内均有涡漩产生,对内部流场扰动明显,激振效果好。当θ为45°时,微振荡腔对流场无明显激振作用。对比θ为60°、52.5°时,后者角度设置合理,灌入和冲出微振荡腔的流体较多,涡漩负压区的压力差更大,湍流动能更高,对流场的扰动效果最佳。进口压力越大,涡漩处负压值越大,湍流动能越高。进口压力为7 MPa时,喷嘴的激振效果最明显,雾化效果最优。
【文章来源】：煤矿机械. 2020,41(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
二维模型简图
首先在AutoCAD中建立喷嘴内腔的二维模型图，之后导入Gambit中对模型进行线、面的网格划分。本结构采用的是非结构化网格，网格形式为三角形网格，对每条边界进行线网格划分，再对相应的面进行划分。由于在谐振腔及微振荡腔流场变化较大，故对这些关键部位进行网格细化。模型1的网格数为10 380，节点数为5 445；模型2的网格数为11412，节点数为6 005；模型3的网格数为12 508，节点数为6 540。网格质量均在0.7以上，可满足仿真模拟计算的需求。(3）边界条件设定
比较图3发现，图3(a）、图3(b）的速度分布及涡漩的影响范围基本相同，且微振荡腔结构中有微型涡漩，图3(c）中微型涡漩不明显。出现这种现象的原因是经过第1步激振的流体以一定的角度灌入斜壁微振荡腔，又由于速度相对较低，灌入与冲出的流体相互影响，在微振荡腔内形成涡漩，对流体进行进一步激振；而图3(c）中斜壁平缓，灌入及冲出微振荡腔的流体很少，无法形成涡漩，对流体无明显激振作用。综上，当斜壁倾角θ=60°和θ=52.5°时，微振荡腔对流体起激振作用，结构合理，雾化效果好。入口压力为6 MPa，θ分别为60°、52.5°、45°时，喷嘴内部流场的压力云图如图4所示。流体从入口进入后与底部谐振腔碰撞，压力急剧升高，进入腔室后压力降低且呈层状分布，并在腔室中部形成涡漩，涡漩中心形成负压区。由于黏性液体运动时要克服流体间的剪切，而靠近壁面处流体速度较高，所受剪切应力较大，而内侧流体速度逐渐降低，流体间的剪切应力逐渐减少，故流体压力在腔室内呈层状分布，且靠近壁面处压力高于腔体内部压力。与速度云图对比发现，涡漩位置基本重合，分布规律均是外侧高内侧低，证明速度涡漩和压力涡漩产生的原因相同，均由振荡腔特殊结构产生的激振作用引起。
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究[J]. 王健,刘荣华,王鹏飞,谭煊昊,石佚捷,田畅. 煤矿安全. 2019(08)
[2]埙型结构喷嘴自激振荡脉冲空化射流的数值模拟[J]. 戚美,王立夫,陈庆光,张永超,赵见龙,鞠永恒. 山东科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]干雾降尘系统参数的优化及应用[J]. 王立东,王明. 煤矿机械. 2017(11)
[4]高压化学喷雾降尘系统在新景矿的应用研究[J]. 程丽,刘涛. 煤矿机械. 2017(06)
[5]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)
硕士论文
[1]超声雾化喷嘴的研究[D]. 刘旭泽.太原理工大学 2016
本文编号：3295199
【文章来源】：煤矿机械. 2020,41(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
二维模型简图
首先在AutoCAD中建立喷嘴内腔的二维模型图，之后导入Gambit中对模型进行线、面的网格划分。本结构采用的是非结构化网格，网格形式为三角形网格，对每条边界进行线网格划分，再对相应的面进行划分。由于在谐振腔及微振荡腔流场变化较大，故对这些关键部位进行网格细化。模型1的网格数为10 380，节点数为5 445；模型2的网格数为11412，节点数为6 005；模型3的网格数为12 508，节点数为6 540。网格质量均在0.7以上，可满足仿真模拟计算的需求。(3）边界条件设定
比较图3发现，图3(a）、图3(b）的速度分布及涡漩的影响范围基本相同，且微振荡腔结构中有微型涡漩，图3(c）中微型涡漩不明显。出现这种现象的原因是经过第1步激振的流体以一定的角度灌入斜壁微振荡腔，又由于速度相对较低，灌入与冲出的流体相互影响，在微振荡腔内形成涡漩，对流体进行进一步激振；而图3(c）中斜壁平缓，灌入及冲出微振荡腔的流体很少，无法形成涡漩，对流体无明显激振作用。综上，当斜壁倾角θ=60°和θ=52.5°时，微振荡腔对流体起激振作用，结构合理，雾化效果好。入口压力为6 MPa，θ分别为60°、52.5°、45°时，喷嘴内部流场的压力云图如图4所示。流体从入口进入后与底部谐振腔碰撞，压力急剧升高，进入腔室后压力降低且呈层状分布，并在腔室中部形成涡漩，涡漩中心形成负压区。由于黏性液体运动时要克服流体间的剪切，而靠近壁面处流体速度较高，所受剪切应力较大，而内侧流体速度逐渐降低，流体间的剪切应力逐渐减少，故流体压力在腔室内呈层状分布，且靠近壁面处压力高于腔体内部压力。与速度云图对比发现，涡漩位置基本重合，分布规律均是外侧高内侧低，证明速度涡漩和压力涡漩产生的原因相同，均由振荡腔特殊结构产生的激振作用引起。
【参考文献】：
期刊论文
[1]常用压力式喷嘴雾化特性及降尘性能研究[J]. 王健,刘荣华,王鹏飞,谭煊昊,石佚捷,田畅. 煤矿安全. 2019(08)
[2]埙型结构喷嘴自激振荡脉冲空化射流的数值模拟[J]. 戚美,王立夫,陈庆光,张永超,赵见龙,鞠永恒. 山东科技大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]干雾降尘系统参数的优化及应用[J]. 王立东,王明. 煤矿机械. 2017(11)
[4]高压化学喷雾降尘系统在新景矿的应用研究[J]. 程丽,刘涛. 煤矿机械. 2017(06)
[5]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)
硕士论文
[1]超声雾化喷嘴的研究[D]. 刘旭泽.太原理工大学 2016
本文编号：3295199
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3295199.html
