粒子反弹特性及粒子分离器性能研究

发布时间：2020-10-14 12:27

　　 为了精准地探究微粒在发动机惯性粒子分离器中的运动规律,展开了颗粒撞击壁面的试验,并基于试验获得的反弹特性规律建立反弹模型,对粒子分离器内的气固两相流场进行数值仿真。设计的试验系统可实现单颗粒子撞击板面,撞击角度在10°至80°范围内变化,撞击前后的速度矢量由高速摄影仪拍摄并后处理获得。试验结果证明,不规则形状颗粒的反弹特性采用平均值和偏差共同表征更为准确。切向恢复系数分布则随着撞击角度增加更加集中,法向恢复系数趋势相反。法向恢复系数呈正偏态分布。不同材料壁面的恢复系数相对分布范围主要受粗糙度影响。切/法向恢复系数分别在撞击角度接近法/切向时会超过1。采用标准k-?模型及DPM模型对惯性粒子分离器内气固两相流场进行仿真,根据反弹试验结果,编写嵌入式用户自定义函数实现不同粒径颗粒的概率性反弹。数值仿真结果与文献试验结果较吻合,证明了反弹模型及仿真手段的可靠性。同时获得了反弹特性,材料以及分离器型面对粒子分离器效率的影响。结果显示:法向恢复系数减小和切向恢复系数增加不利于大粒径颗粒分离效率提高,切向恢复系数过小或者法向恢复系数过大会增加颗粒在分离器内反弹次数使分离效率波动。外壳体中部型面越外扩,清除流总压恢复系数越小;主流总压恢复系数先增加后减小;AC粗尘和C级砂的分离效率均先增加后减小。中心体前端型面外扩时,主流总压恢复系数增加,清除流总压恢复系数降低。AC粗尘的分离效率下降,C级砂的分离效率先上升后下降。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V275.1
【部分图文】：

图 1.1 惯性粒子分离器中的粒子轨迹弹特性还可用于颗粒撞击壁面的磨蚀预测[7]。航空发对叶片的磨蚀，以及其他重要部件的磨蚀情况都影响式惯性粒子分离器的研究主要采用试验与数值仿真相对延长发动机的寿命具有重要意义。建立精确的颗粒性能进行研究对提高直升机发动机的寿命和可靠性非反弹国内外研究现状象在航天、化工、农业等领域都普遍存在。在进行粒器的分离效率，粒子轨迹的模拟十分重要。其中，粒重要因素。以往学者的研究证明不规则形状的粒子的，因此研究不规则形状粒子的分布特性具有一定意义状oldsmith W 等[8][9]建立了经典刚体理论。该理论建立在

粒子反弹特性及粒子分离器性能研究第二章 颗粒撞击壁面反弹试验探状颗粒撞击壁面的机理，并获得颗粒撞击壁面前供更加精准的反弹恢复系数。本章设计了粒子-壁程，并储存在计算机中。采用自编的 Matlab 程序的速度矢量，获得了颗粒撞击壁面的反弹恢复系斜撞击反弹模型中对颗粒的反弹特性进行了公式推图 2.1 为粒子碰撞壁面反弹过程的示意图，壁面面上停留-离开壁面的过程。

南京航空航天大学硕士学位论文反弹角为 r（反弹速度矢量与法线的夹角），Vti，Vni分Vnr分别为反弹速度 Vr的切向及法向分量。在分析反弹过程时存在一定的缺陷。Kruggel-Emden H反弹过程，考虑了碰撞过程中的变形等。这种模型将壁尼模型。而在切向上，采用有库伦限制的弹簧模型。即变形恢复力，变形恢复力达到临界值便发生滑移，此的影响。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐义华;张燕海;杨玉新;曾卓雄;胡春波;;粒子侵蚀模型及粒子侵蚀下绝热材料烧蚀数值计算[J];固体火箭技术;2015年01期

2 王丽红;冉兵;坎杂;李成松;;加工番茄籽碰撞接触恢复系数的试验[J];江苏大学学报(自然科学版);2015年01期

3 吴铁鹰;赵梦熊;;颗粒-壁面碰撞建模与数据处理[J];振动工程学报;2014年04期

4 黄河峡;曾平君;谭慧俊;杜沫辰;孙姝;陈伟;李光胜;;直升机/粒子分离器一体化流场特性:第二部分桨盘载荷的影响[J];航空动力学报;2014年04期

5 曾平君;孙姝;黄河峡;杜沫辰;陈伟;谭慧俊;李光胜;;直升机/粒子分离器一体化流场特性:第一部分前进比的影响[J];航空动力学报;2014年04期

6 王成军;李耀明;马履中;马征;;小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定[J];农业工程学报;2012年11期

7 徐义华;胡春波;李江;;炭化层对粒子反弹系数测量实验研究[J];弹箭与制导学报;2011年01期

8 吴恒刚;王锁芳;;整体式粒子分离器数值模拟[J];航空学报;2007年05期

9 叶静;胡柏安;熊焰;;涡轴发动机无叶片粒子分离器流道设计[J];现代机械;2007年02期

10 葛满初;固体粒子通过不同倾角槽道的流动特性研究[J];力学与实践;2002年06期

相关硕士学位论文 前1条

1 吴恒刚;无叶片整体式粒子分离器性能研究[D];南京航空航天大学;2007年

本文编号：2840659