O’Rourke模型的网格依赖性及其改进研究

O’Rourke模型是目前应用最广泛的液滴碰撞模型,然而该模型在喷雾计算过程中存在着较强的网格依赖性问题。为了降低其网格依赖性,提出了一种新的交错网格碰撞(CMC:Cross Mesh Collision)液滴模型。该模型是对O’Rourke模型的一种扩展,即考虑了相邻单元边缘处液滴之间的碰撞,对单元内距离最远的液滴发生碰撞的可能性最大的问题,采用碰撞限制角进行了改进研究。将CMC液滴模型与KIVA程序相耦合,采用单孔喷嘴和定容室,在不同网格坐标、不同网格密度以及不同粒子数条件下,分别从喷雾结构和液滴平均尺寸两个方面,比较了CMC液滴模型和O’Rourke模型的模拟计算结果:新的CMC液滴模型在各种条件下均表现出较小的网格依赖性和粒子数敏感性;从粗略网格到精细网格,CMC液滴模型预测的喷雾液滴平均尺寸的变化从O’Rourke模型的30μm减小到5μm。

凝并元件结构优化对气固两相流流场及颗粒凝并效果的影响

湍流凝并技术是通过物理或化学作用促使小颗粒凝并成大颗粒,然后采用传统的除尘技术脱除,从而降低超细颗粒物排放。本文采用欧拉-拉格朗日法结合O’Rouekr碰撞模型,模拟了不同凝并装置结构下,单通道区域内气固两相流的流场与超细颗粒物的凝并过程,比较了两种不同开槽方式下超细颗粒物凝并的效果,进一步优化了凝并元件开槽结构。模拟结果表明,凝并元件开槽可增加入射颗粒沿高度方向的碰撞概率,增强颗粒的凝并效果。采用半圆形槽对凝并元件的开槽方式和位置优化后,通道出口处粒径为2.5μm的超细颗粒物数量占比降低,粒径大于5μm的大颗粒物数量占比和通道出口处颗粒的最大粒径均有所增加,增强了凝并器的凝并效果。