垂直螺旋輸送裝置氣固兩相流場的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、散貨物料的裝船技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)達到了一個相當高的水平，而卸船技術(shù)比裝船困難，其最高效率只有裝船技術(shù)的1/4左右。垂直螺旋輸送機以其獨特的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于散體物料輸送領(lǐng)域，目前國內(nèi)外學者主要使用離散元理論的方法對垂直螺旋輸送機內(nèi)的輸送情況進行研究，但是由于離散元理論方法的局限性，很難對粒徑小且數(shù)量龐大的顆粒在流場中的運動進行分析。本文在流體力學理論的基礎(chǔ)上，利用歐拉雙流體模型，對垂直螺旋輸送機內(nèi)的氣固流動規(guī)律進行了研究，主要工作及成果

2、如下：
　?。?）利用散體力學理論，對垂直螺旋輸送機內(nèi)物料的應(yīng)力分布進行分析，建立了物料顆粒在穩(wěn)定運動狀態(tài)下的力學模型，應(yīng)用物料在垂直螺旋輸送機內(nèi)的圓周速度沿徑向變化的假設(shè)，通過分析得到了顆粒的運動方程。
　　（2）采用歐拉雙流體模型，利用 Fluent軟件對單轉(zhuǎn)速下垂直螺旋輸送機的輸送過程進行數(shù)值模擬，分析了顆粒在垂直螺旋輸送機內(nèi)的流動規(guī)律。研究結(jié)果表明，顆粒在單個螺距內(nèi)呈現(xiàn)V形分布，且在垂直螺旋輸送機內(nèi)呈現(xiàn)正態(tài)堆積。在進

3、口處，有一定負壓的存在，在輸送的過程中會產(chǎn)生一定的吸力作用，不易造成堵塞。顆粒的軸向速度在靠近管壁處速度減小，而顆粒總速度卻在此處達到最大值，并利用顆粒角速度和顆粒擬溫度的分布特征分析得到了螺旋葉片外側(cè)造成的磨損嚴重的原因。
　　（3）在對單轉(zhuǎn)速顆粒輸送規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，進一步對不同轉(zhuǎn)速下，垂直螺旋輸送機內(nèi)氣固兩相流動規(guī)律進行研究。研究結(jié)果表明，隨著螺旋轉(zhuǎn)速的增大，顆粒的軸向速度增大，但是輸送過程變得越來越不穩(wěn)定，同時顆粒在流場中

4、的分布逐漸變得均勻，并且混合程度更好，但是顆粒填充率，軸向力，總力矩以及功率卻隨著螺旋轉(zhuǎn)速的增大而有所減小。
　　（4）根據(jù)模擬工況搭建了一套垂直螺旋輸送實驗裝置，確定了實驗裝置的測試參數(shù)，并根據(jù)實驗目的設(shè)計了相應(yīng)的實驗方案，對影響垂直螺旋輸送性能的因素進行研究，并將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行了比較。研究發(fā)現(xiàn)物料填充率隨進料量的增大而增大，但其增幅先增大后減小。螺旋軸扭矩隨進料量的增大而增大，其增幅亦逐漸增大。物料整體軸向速度隨著螺旋