自由下落粒子流卷吸空气量数学模型探讨

在工业物料粒子自由下落过程中,周围环境空气会被卷吸到运动的粒子流当中,当粒子流撞击接收面或料堆时又会瞬间释放出卷吸的空气,造成物料粒子的外溢和环境污染等问题,所以,研究自由下落粒子流的卷吸空气量对特定工业环境污染的控制非常重要。综述了国内外有关自由下落粒子流卷吸空气的研究状况,分析了现有卷吸空气量数学模型的适用性,并对卷吸空气量与圆锥形出料口孔径的关系进行了探讨,结合已有模型推导了其数学关系式。

基于DPM模型求解自由下落颗粒羽流卷吸空气量

为深入了解自由下落颗粒羽流卷吸空气的特性,对氧化铝颗粒从出口直径为5 mm的圆形孔中自由下落的气固两相流场进行了数值模拟研究。依据RNG k-ε模型求解气相雷诺时均N-S方程并进行离散化处理,采用DPM模型跟踪单个粒子以求解颗粒的运动方程,并通过SIMPLE双向耦合,对自由下落颗粒羽流流动特性进行数值模拟。结果表明:自由下落颗粒羽流卷吸空气气相速度在羽流中心线上处于最大值,随着径向距离的增大速度值明显地减小,直到距离中心线30 mm处,之后速度的变化趋于稳定;颗粒在净质量力作用下沿质量力方向首先作加速运动,之后下落速度u_p随着下落高度的变化趋于平缓,羽流末端颗粒运动基本遵守颗粒自由沉降规律;羽流卷吸空气量随着下落高度的增加而增大,其规律与颗粒群模型给出的结果高度吻合。通过比较分析发现,采用DPM模型很好的解决了对颗粒相运动方程的求解并可获取颗粒运动轨迹,对于自由下落颗粒羽流特性的分析不失为一种有效而可行的方法。

基于CFD-DEM耦合的条缝出流自由下落流场特性研究

采用CFD-DEM耦合模型研究了颗粒条缝出流自由下落过程的流场特性。研究表明,随下落高度增大,在距出流口900 mm处颗粒速度分布趋于一致。远离出口处相同高度不同方向上卷吸空气速度分布基本一致。随出口长度增加,颗粒和卷吸空气速度逐渐增大并在l>30 mm后趋于定值。粒径越大,颗粒速度越大而卷吸空气速度越小。对实际通风除尘设计,卷吸空气量随出口长度增加而增大,但单位质量流量卷吸空气量随之减小。粒径越小,卷吸空气量和单位质量流量卷吸空气量越大。