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王
流体机械年月
排尘离心通风机内气固两相流设计分析
华东工业大学潘应康陈康民、,
‘‘一‘。。。一
摘要对离风机内三维气体流场和三维粒子运动轨迹进行理论和数值分析,并
以型排尘离心通风机为研究对象,找出不同颗粒拉拉进口位置对叶轮碰撞
和磨损的影响。以此为依据,从气体动力学观点出发,对原风机进行改型设计。剖试结果
’,埙.。通二
固体颗粒进入排尘离心风机内的流动轨迹—一
不同干气流,它因颗粒的大小、浓度重量及流道/一/
形状和气流流场不同而有不同的粒子轨迹和运圣—
动特性。固体颗粒将与静止部件和叶栅不可避免式中,, ——气相在柱面坐标系,口, 方
地发生摩擦、碰撞、反弹及侵蚀,从而影响风机的向上的相对速度分量
气动性能和效率。固体颗粒对叶片表面的侵蚀, ——叶轮旋转转速
影响风机的动平衡且危及可靠性和使用寿命,甚——系数
至影响整个动力装置或工艺装置的可靠运行。国—

式中——相对速度, 一
析均局限在二维范围之内,
——密度
算离心叶轮内颗粒三维运动轨迹的结果。
下标——气体、颗粒
本文采用气固两相流单相耦合模型,从粒子
——颗粒直径
运动方程出发,分析了离心风机内不同颗粒粒
——粒子的阻力系数
径进口位置对叶轮碰撞和磨损的影响。以此为
/ ≤≤.
依据,从气体动力学观点出发,对原—一々
型排尘离心通风机进行了改型设计,测试结果表/矗如
明,风机的防磨特性得到了改善,效率明显提高。.. ≤
改型设计的风机已通过鉴定。. &
而雷诺数;/
排尘离心风机内的粒子运动方程式中——气体动力粘度系数
由于排尘离风机中颗粒是稀相的,颗粒排尘离心风机内颗粒反弹关系的建立
容积率及颗粒的相互作用可以忽略;且假定颗粒
的直径相等、物理特性相同;颗粒的运动由两相应用文献给出的石英砂粒子与不锈钢板
速度差和惯性力作用产生,可以忽略重力的影的反弹关系:
响,由此得到粒子的运动方程: / 一.—. .,
· 日期⋯
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第卷第期流体机械
~ . . 流面和。流面的相互迭代,直到满足精度要求
口∞Ⅳ/ 一.—.卢一. 为止
..。. 三维有限元数值插值技术
式中卢、——颗粒的入射、反射角对于图八节点三维有限元,其基函数.
、——颗粒的入射、反射速度为:
一
下标Ⅳ、了——法向、切向. 吉￡.. 】
由文献给出三元扭曲叶片的法向矢量—,,⋯,
.

图八节点三维有限元示意图
图粒子反弹关系示意囤式中, ,——各节点在坐标系,,下的
利用图的几何关系有: 值
Ⅳ若一口在,,坐标系下,,,⋯,点的坐标值
如下:一,,,一,一,,,一
.· 一.
【,一,一,一,一,,,一,,
,,,一,,。
则反弹后的反射角口:、反射速度及口:
在三维有限元中的任意点,,的函
为:
,—————————一数值包括速度“..,密度可表示为:
一一
一/ . 押却
一。口:Ⅳ/口。钾
【一