声波凝聚消雾的仿真与实验研究

发布时间：2024-04-11 21:46

　　声波凝聚技术是一种新型细颗粒消除方法,它通过声波的挟带作用凝聚细颗粒,不添加任何物质,避免了环境污染。声波凝聚技术不仅用于烟尘类污染源的治理,还可以应用在人工消雾方面。本文主要通过数值仿真和实验,研究声波凝聚技术在人工消雾方面的应用。首先,提出了改进的均方根凝聚核函数,提升了凝聚核函数的适用性和亚微米级颗粒、粒径相近颗粒间凝聚的仿真准确性,将验证算例与解析解进行比较,验证了其正确性和有效性。在此基础上研究了声波频率、声压级和初始浓度对声波作用下天然雾凝聚的影响。结果表明,声效应能显著提高雾滴的凝聚效率;高频声波对小颗粒的凝结效果更好,低频声波对大颗粒的凝结效果更好;声压级和初始颗粒浓度与凝聚效率正相关;存在一临界粒径,经过声波凝聚后,大于临界粒径的颗粒浓度增大,反之减小;存在最优频率600Hz。基于改进的均方根凝聚核函数-分区模型分析了自然雾条件下外加种核粒子对声波凝聚的影响。仿真结果显示:添加大颗粒种核,对雾滴凝聚消散有促进作用,当添加大颗粒的粒径在原雾滴谱粒径范围内时且添加的种核群浓度低于原浓度时,存在一个最优浓度,即原浓度的1/10。添加小粒子,对于凝聚的促进作用不明显,且随浓度...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1简化的颗粒凝聚过程

国防科技大学研究生院硕士学位论文第8页图2.1简化的颗粒凝聚过程根据上述假设及凝聚机理思想，则凝聚体积内，悬浮颗粒在一个声波周期内碰撞的次数为：21()4ijijijijNddunn(2.2)式中，,ijdd分别表示粒径大小不同颗粒的粒径，iju表示粒径不同的两颗粒的平均相对速度....

图2.2最佳声凝聚频率与粒子半径的关系

国防科技大学研究生院硕士学位论文第10页图2.2最佳声凝聚频率与粒子半径的关系2.2凝聚核函数2.2.1同向移动凝聚机理核函数由于传递声波的流体介质在声波作用下，运动速度会发生周期性变化，颗粒被声波挟带，随着介质一起运动。在声波凝聚中，气溶胶颗粒的粒径很小，由于悬浮颗粒与周围介质....

图2.3分区算法示意

目前，描述气液系统中颗粒的粒径分布变化情况通常利用群体平衡模型(PopulationBalanceModel,PBM)[52]，并通过群体平衡方程(PopulationBalanceEquation,PBE)，即(2.5)式、(2.6)式、(2.7)式，对....

图2.4凝聚后颗粒物粒径分布概率计算示意图

国防科技大学研究生院硕士学位论文第22页图3.1平流雾对数正态粒径分布3.2自然雾的声波凝聚仿真自然雾在自然状态下进行消散的速度较慢，当温度为20℃，雾滴平均直径为3.5m，最小粒径为0.2m，最大直径为45m，初始数浓度为100/cm3时，自然雾的消散的速度如图3.3所示，需要....

本文编号：3951191