负压除尘器内旋子式喷嘴流场特性分析
发布时间：2022-02-10 21:43
为了研究喷嘴结构与流场特性的关系,运用数值模拟方法,建立喷嘴内外流场的物理模型和数学模型,应用Fluent分析软件对喷嘴进行数值仿真模拟,得到喷嘴内外气液两相流分布情况及其压力特性和速度特性。结果表明:螺旋槽水流到达混合室时,几股水流相互混合、碰撞,加剧了水流的雾化;在水流道截面骤减的部分,压力损失严重,压力能大部分转化为水流的动能;水流的轴向速度在出口段呈现出"M"形分布,即在中心区出现空气灌入的现象;水流的切向速度呈现出"N"形分布,并具有明显的"势涡"和"涡核"现象。
【文章来源】：煤炭工程. 2017,49(08)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
内旋子喷嘴的结构图
角α2等。喷嘴旋芯外表面有螺旋槽，中心开有直通孔，其几何参数主要包括螺旋槽槽宽tα和直通孔直径d等。图1内旋子喷嘴的结构图2数值模拟计算模型建立2.1网格划分根据负压除尘器对喷嘴结构尺寸的要求，对喷嘴进行理论分析和结构设计［6］，喷嘴外壳出口直径D为1～2mm，喷嘴外壳出口长度T为1～2mm，出口段内锥角α1在30°～60°，外壳内腔锥角α2在120°～150°，喷嘴旋芯螺旋槽槽宽ta在1～2mm、直通孔直径d在0.5～2mm。据此建立相应的计算模型，采用ICEMCFD对模型进行网格划分［7］，如图2所示。图2喷嘴水流道非结构网格图运用四面体的非结构网格对该模型进行划分，并采用疏密结合的划分方式，对喷嘴的部分区域进行加密处理，最后对整体网格进行质量优化，使其质量达标，网格的基本信息包括:喷嘴的轴向为Z轴，即水流的方向为Z轴的正方向;对螺旋槽、喷嘴出口及内部直通道部分进行轴向局部加密;由于液体紧贴喷嘴外壳壁面从喷嘴出口旋转射出，将喷嘴出口段靠近壁面的区域进行了径向的单元体加密。经过网格划分后，网格数量649227，网格节点148431，质量达标。2.2求解器和计算模型的设置由于研究负压除尘器内旋子式喷嘴是不可压、两相流问题，因此选用基于压力的分离式求解器，且PISO算法对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用，故压力－速度耦合算法采用PISO算法。在多相流模型中选择VOF模型，另外，由于该内旋子喷嘴应变率大，流线弯曲的程度较大，且有旋转、分离等现象的存在，故在湍流模型上选用RNGk－ε模型［8，9］。2.3边界条件的设置根据负压除尘器的应用场合，水流入口边界条件设置为压力入口，入口总压设置为8MPa，且设置水流相为1，表示压力入口100%为水的进入?
?质?兴?飨钌栉?，即回流中水的体积分数为0，水都从出口流出。3喷嘴流场特性分析为了深入了解喷嘴内部流场的特点及工作情况，建立了计算模型，模型主要参数均参照正交模拟试验结果，即喷嘴旋芯螺旋槽宽度ta为2.5mm，喷嘴旋芯直通孔直径d为1.2mm，喷嘴外壳出口直径D为1.5mm。下面从气液两相分布情况、速度特性、压力特性三个方面来分析。3.1气液两相分布情况因为液体在喷嘴的螺旋槽中旋转前进，为了便于观察，选择x=0截面来进行观察分析。不同时间段内液体在空气域中的流动情况和x=0截面的气液两相分布云图如图3所示，由图3可以清楚的观察到，高压液体从喷嘴的入口处进入喷嘴后，分成三股水流，其中两股沿螺旋槽旋转前进，一股沿中心的直通孔前进。直通孔射出的水流首先到达锥形混合室，形成射流现象，随着时间的增加，旋转的水流也到达喷嘴出口前段的锥形混合室，几股水流相互混合，由于旋转水流的加入，混合室内的水流由直射流变为具有切向速度的旋转雾流，最后由喷嘴出口喷出。图3不同时刻喷嘴内气液两相分布情况水流自喷嘴入口进入后的流动迹线图如图4所示，从图4中可以很明显地看出水流在螺旋槽中的旋转现象和直通孔中的直射现象。3.2压力特性从喷嘴轴向剖面压力分布情况可以看出水流流动过程1212017年第8期煤炭工程研究探讨
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁化水喷雾除尘效率研究[J]. 刘志超,马赛,宋稳亚. 矿业安全与环保. 2016(02)
[2]掘进机喷嘴除尘机理分析与试验研究[J]. 李祥松. 煤炭工程. 2015(07)
[3]煤巷干式打钻钻场负压除尘系统的设计及应用[J]. 于国林,范衡,黄小远,李治理. 煤炭工程. 2014(03)
[4]径向水平钻孔直旋混合射流喷嘴流场特性分析[J]. 廖华林,李根生,李敬彬,牛继磊. 煤炭学报. 2012(11)
[5]泡沫除尘机理的理论研究[J]. 黄本斌,王德明,时国庆,李大伟. 工业安全与环保. 2008(05)
[6]放煤口引射除尘器中喷嘴雾化特性的研究[J]. 翟国栋,严升明. 液压与气动. 2007(03)
博士论文
[1]综采工作面人机环境系统安全研究[D]. 翟国栋.中国矿业大学（北京） 2011
本文编号：3619578
【文章来源】：煤炭工程. 2017,49(08)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
内旋子喷嘴的结构图
角α2等。喷嘴旋芯外表面有螺旋槽，中心开有直通孔，其几何参数主要包括螺旋槽槽宽tα和直通孔直径d等。图1内旋子喷嘴的结构图2数值模拟计算模型建立2.1网格划分根据负压除尘器对喷嘴结构尺寸的要求，对喷嘴进行理论分析和结构设计［6］，喷嘴外壳出口直径D为1～2mm，喷嘴外壳出口长度T为1～2mm，出口段内锥角α1在30°～60°，外壳内腔锥角α2在120°～150°，喷嘴旋芯螺旋槽槽宽ta在1～2mm、直通孔直径d在0.5～2mm。据此建立相应的计算模型，采用ICEMCFD对模型进行网格划分［7］，如图2所示。图2喷嘴水流道非结构网格图运用四面体的非结构网格对该模型进行划分，并采用疏密结合的划分方式，对喷嘴的部分区域进行加密处理，最后对整体网格进行质量优化，使其质量达标，网格的基本信息包括:喷嘴的轴向为Z轴，即水流的方向为Z轴的正方向;对螺旋槽、喷嘴出口及内部直通道部分进行轴向局部加密;由于液体紧贴喷嘴外壳壁面从喷嘴出口旋转射出，将喷嘴出口段靠近壁面的区域进行了径向的单元体加密。经过网格划分后，网格数量649227，网格节点148431，质量达标。2.2求解器和计算模型的设置由于研究负压除尘器内旋子式喷嘴是不可压、两相流问题，因此选用基于压力的分离式求解器，且PISO算法对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用，故压力－速度耦合算法采用PISO算法。在多相流模型中选择VOF模型，另外，由于该内旋子喷嘴应变率大，流线弯曲的程度较大，且有旋转、分离等现象的存在，故在湍流模型上选用RNGk－ε模型［8，9］。2.3边界条件的设置根据负压除尘器的应用场合，水流入口边界条件设置为压力入口，入口总压设置为8MPa，且设置水流相为1，表示压力入口100%为水的进入?
?质?兴?飨钌栉?，即回流中水的体积分数为0，水都从出口流出。3喷嘴流场特性分析为了深入了解喷嘴内部流场的特点及工作情况，建立了计算模型，模型主要参数均参照正交模拟试验结果，即喷嘴旋芯螺旋槽宽度ta为2.5mm，喷嘴旋芯直通孔直径d为1.2mm，喷嘴外壳出口直径D为1.5mm。下面从气液两相分布情况、速度特性、压力特性三个方面来分析。3.1气液两相分布情况因为液体在喷嘴的螺旋槽中旋转前进，为了便于观察，选择x=0截面来进行观察分析。不同时间段内液体在空气域中的流动情况和x=0截面的气液两相分布云图如图3所示，由图3可以清楚的观察到，高压液体从喷嘴的入口处进入喷嘴后，分成三股水流，其中两股沿螺旋槽旋转前进，一股沿中心的直通孔前进。直通孔射出的水流首先到达锥形混合室，形成射流现象，随着时间的增加，旋转的水流也到达喷嘴出口前段的锥形混合室，几股水流相互混合，由于旋转水流的加入，混合室内的水流由直射流变为具有切向速度的旋转雾流，最后由喷嘴出口喷出。图3不同时刻喷嘴内气液两相分布情况水流自喷嘴入口进入后的流动迹线图如图4所示，从图4中可以很明显地看出水流在螺旋槽中的旋转现象和直通孔中的直射现象。3.2压力特性从喷嘴轴向剖面压力分布情况可以看出水流流动过程1212017年第8期煤炭工程研究探讨
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁化水喷雾除尘效率研究[J]. 刘志超,马赛,宋稳亚. 矿业安全与环保. 2016(02)
[2]掘进机喷嘴除尘机理分析与试验研究[J]. 李祥松. 煤炭工程. 2015(07)
[3]煤巷干式打钻钻场负压除尘系统的设计及应用[J]. 于国林,范衡,黄小远,李治理. 煤炭工程. 2014(03)
[4]径向水平钻孔直旋混合射流喷嘴流场特性分析[J]. 廖华林,李根生,李敬彬,牛继磊. 煤炭学报. 2012(11)
[5]泡沫除尘机理的理论研究[J]. 黄本斌,王德明,时国庆,李大伟. 工业安全与环保. 2008(05)
[6]放煤口引射除尘器中喷嘴雾化特性的研究[J]. 翟国栋,严升明. 液压与气动. 2007(03)
博士论文
[1]综采工作面人机环境系统安全研究[D]. 翟国栋.中国矿业大学（北京） 2011
本文编号：3619578
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3619578.html
