分叉流道中气固两相流动的实验研究和数值模拟

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分叉流道中气固两相流动的实验研究和数值模拟
随着工业的发展以及对环境保护的日益重视,对工业粉尘分离装置的要求越来越高。工业粉尘不但危害人类的健康,而且会破坏工业设备,危害设备的安全运行,造成设备零部件的频繁更换,给国家财力带来了巨大的损失。
考虑到惯性分离设备无运动部件、流动阻力小,本文建立了分叉管道结构形式的惯性分离装置,研究其内部气固两相流动规律。分叉管道中气固两相流动,由于壁面带有曲率,流动速度大,完全依靠固体颗粒惯性形成气固分离,故流动较为复杂,导致流场实验测量和数值模拟的困难。
论文采用高速摄影,结合数字图像处理技术跟踪固体颗粒的运动轨迹,通过标定轨迹图像中颗粒位置,实现了图像法对颗粒运动速度的研究。通过工况对比,发现较大颗粒对空气的跟随性不好,且其分离效果受到很多因素影响,包括颗粒进入管道的位置、速度大小和方向(速度角)、以及颗粒的球形度。
在所有的工况下,颗粒速度角较小时分离效果较好;同密度下的块状颗粒分离效果总体上较球形颗粒好;随着进口空气流速增加,颗粒分离的效果也更好。这些都是由于颗粒在收缩管道内主流方向上惯性力分量的增大,使颗粒有足够的惯性力被甩入清除流道中。
在分 ...

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关键词：数值模拟 数字图像处理 分离设备 图像处理 环境保护