納米顆粒動力學(xué)演變規(guī)律和低壓沖擊儀流場的研究.pdf

1、隨著氣溶膠在環(huán)境健康、工業(yè)場地安全等方面問題的暴露，以及在工業(yè)生產(chǎn)中的比重的增加，有關(guān)納米顆粒動力學(xué)的研究越來越多。本文主要就納米顆粒動力學(xué)的演變過程以及氣溶膠尺度分布的測量儀器單級低壓沖擊儀進(jìn)行了研究。
　　本文的研究工作主要從以下三方面展開：
　　(1)對納米顆粒尺度分布演變的研究主要考慮了顆粒的產(chǎn)生、擴散、凝并、沉積、成核等物理過程。首先，采用C語言構(gòu)建程序以分區(qū)法求解顆粒通用動力學(xué)方程。研究發(fā)現(xiàn)，整個顆粒尺度分布的演

2、變過程由于噴射源強度和凝并的相互作用影響，會有兩個峰值出現(xiàn)，但最終只有第一峰值保留，且整個粒度分布成負(fù)偏分布。減小顆粒源的強度會增加顆粒數(shù)濃度達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時滯，但粒度分布達(dá)到穩(wěn)態(tài)后峰值處的直徑不隨顆粒源強度改變。其次，將大渦模擬(LES)和泰勒展開矩方法(TEMOM)結(jié)合，計算了不同燃硫量下汽車尾氣排放顆粒物濃度分布情況。研究結(jié)果顯示，顆粒物在近排氣管處主要分布在射流剪切層，在射流下游，射流與下游空氣混合稀釋效應(yīng)明顯，顆粒物濃度和顆粒直

3、徑趨于一穩(wěn)定值。研究時間平均顆粒場的分布發(fā)現(xiàn)，不同燃硫量下顆粒數(shù)濃度相差4個數(shù)量級，顆粒體積濃度最大相差6個數(shù)量級。
　　(2)基于低壓沖擊儀實物，用FLUENT對單級低壓沖擊儀的流場和顆粒場進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示了不同進(jìn)出口壓差下的流場分布。顆粒攔截曲線的形狀隨著壓力比減小而更加理想，顆粒所受的附加力考慮了薩夫曼升力和布朗力對顆粒沖擊的影響，薩夫曼升力對大顆粒的影響相對明顯，會使得顆粒往顆粒束的中心集聚，而布朗擴散對顆粒的影響主

4、要表現(xiàn)在小粒徑顆粒上，尤其是對200 nm以下的顆粒，其使小顆粒從入口溢出且會減少壁面的顆粒損失。
　　(3)在實物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步設(shè)計出更高可靠性、更高精度的沖擊儀，研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下顆粒的攔截率情況。針對入口減壓孔板直徑D1的研究表明，增加 D1會使得收集曲線的形狀更為理想，分割直徑變化較小，當(dāng) D1=4d1時，攔截曲線形狀最理想；減小沖擊噴嘴的直徑D2沖擊速度變大，收集曲線的形狀更理想，分割直徑明顯變小，但分辨率在獲