电动除霾车载空气粉尘分离器粉尘分离机理及参数优化

发布时间：2020-11-07 18:21

　　 随着我国工业的快速发展和汽车尾气排放的日益增加,雾霾的爆发日益频繁,空气污染与雾霾问题得到了人们越来越多的关注。雾霾中的成分较为复杂,主要有害物质为可吸入颗粒和碳氮氧化物。双入口直切式旋风分离器作为除去大气中颗粒物的装置,具有结构简单、除尘效率高、无二次污染等优点,可通过在电动汽车上搭载而作为一种除去大气中细微颗粒物的新型移动式电动除霾车。为此,本文以电动除霾车载双入口直切式旋风分离器为研究对象,通过对不同结构以及数值计算方法的对比,对电动除霾车载分离器的流场特性进行了分析,基于初始模型对该分离器的分离特性进行仿真分析,并采用正交实验法针对初始模型的分离特性进行优化。论文主要工作内容及创新点如下:(1)对不同入口数量的分离器分别进行了数值计算,得到不同入口数量下分离器内部的流场特性,并通过对不同数值计算方法的对比分析得到双入口分离器较优的数值模拟方法。(2)设计一种结构尺寸符合使用电动汽车搭载的双入口旋风分离器,并对模型气固两相进行了模拟仿真,分析了气相时双入口分离器内部的流场特性和湍流结构特性,计算分析了初始模型气固两相时的分离特性以及压降特性。(3)利用正交实验法分析了影响双入口直切式分离器分离特性的四个结构参数:排气管直径D、排气管深度S、圆柱筒体长度H、进气入口宽度B。结果表明,排气管深度和进气口宽度对分离效率的影响最为明显,为主要因素,排气管直径为次要因素,圆柱筒体长度对分离特性以及压降特性的影响均为最小,其他三个因素对于压降特性有较大影响。通过较优模型在不同工况下的计算分析,得出入口速度对双入口分离器的分离特性与压降特性影响均较大,颗粒直径对分离器的分离特性影响较大但是对压力特性影响不明显,颗粒浓度对分离特性以及压力特性的影响在一定范围内不明显。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.851
【部分图文】：

管１?￥??Ｉ?Ｌｙ＾??图２．３分离器三维模型?图２．４分离器结构尺寸示意图??２．３．２分离器模型网格划分??目前，对于模型前处理的网格划分有许多软件可以选择，例如：ＩＣＥＭ－ＣＦＤ、??Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ、Ｇａｍｂｉｔ、Ｇｒｉｄｇｅｎ等等。数值模拟的前处理中，网格划分是重要的－??步。网格质量的好坏对于数值模拟的精确度、收敛速度，甚至是否收敛都有着较??大的影响。旋风分离器的网格划分如图２．５所示。??图２．５双入口旋风分离器网格划分??通常在这些网格划分软件中都会提供结构化网格和非结构化网格两种不同的??网格划分方式。结构化网格中只存在四边形和六面体。采用结构化网格划分时生??成网格的速度快，且生成的网格不会有歪斜度过大的网格，网格质量较好，计算??精度和计算效率也会高一些。如果模型较为规整，可以优先考虑结构化网格。结??构化网格在结构规整的流体领域有着较好的表现。当模型的机构较为复杂，形状??不规整时，采用结构化网格划分就尤法在模型的某些部位进行平顺的过度，从而??导致在该部位的网格较密

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在网格独立性方面，分别取１６２２８５、２３８５６５、３２９２１５、３８２７０５和５０３６８５五??种不同数量的Ｈ格，在入口速度为７．５ｍ／ｓ、９?ｍ／ｓ、Ｈ?ｍ／ｓ、１３?ｍ／ｓ和１５ｍ／ｓ下均??采用ＲＳＭ湍流模型，进行分析并得到如图２．６所示。从图２．６中可以看出在前三??种Ｎ格分离效率出现较小的变化。从网格数量为３２９２１５后面变化不大，可以认为??３２９２１５已达到Ｈ格无关，故取网格数量为３８２７０５。??２．３．３气相边界条件设置??本文采用ＦＬＵＥＮＴ软件对双入口旋风分离器在自然状态下的气相进行数值??模拟。数值模拟的边界条件设置如下：??（１）进出口边界的设置??入口边界设置为速度入口，入口流体设置为空气（其速度为３０ｍ／ｓ），出口边界??２０??
【参考文献】

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本文编号：2874317