离心风机叶轮内气固两相流动及叶片磨损研究

发布时间：2020-05-07 07:09

【摘要】： 用于排放、输送含尘气体的离心通风机,都是在高颗粒浓度环境下工作。固体颗粒在运动中与叶轮不可避免地发生摩擦、碰撞、反弹、磨损及沉积问题,从而影响叶轮机械的动平衡且危及其可靠性和使用寿命。数值模拟是气固两相流研究中极富前途的研究方法,目前,数值计算的方法也是研究风机叶轮内流场问题的主要途径,运用数值模拟技术实现叶轮磨损的可视化预测也是风机磨损研究的发展趋势之一。本文首先介绍了采用数值模拟方法所需要的计算流体力学的理论知识和计算程序,建立了计算所用的叶轮几何模型,在流体计算域中划分了结构性网格,然后讨论了湍流模型的选用,成功地将雷诺应力模型用于叶轮内单向旋转流场的数值计算,计算结果与相关实验文献相一致。与实验结果比较表明,计算结果更精确细致的展现了叶轮通道内的二次流现象。为了完成离心叶轮内气固两相流的模拟和叶片磨损的预测,本文采用了两种处理两相流的基本模型颗粒轨道模型和多流体模型。在拉格朗日坐标系中,采用颗粒轨道模型计算了四种不同粒径的颗粒运动轨迹,以及叶轮各部分的磨损量;在欧拉坐标系中,采用双流体模型计算不同粒径和不同的入口浓度下,叶轮内的颗粒浓度的分布。同时,基于Malakoff and Grant的磨损率模型,本文成功的预测了不同粒径的颗粒对叶轮的磨损率和磨损位置。通过以上数值计算,分别得到了粒径为0.01mm、0.02mm、0.03mm和0.05mm的颗粒的运动轨迹、在叶轮中的浓度分布以及对叶轮各部分的磨损率;另外在颗粒入口浓度分别为0.01、0.1、0.2的条件下,得到了叶轮中的不同位置的浓度分布。同时,得到了磨损率和浓度分布之间的关系。与已有的实验结果比较表明,验证了数值模拟计算得到的结果的可信性。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH432

【引证文献】