防風(fēng)抑塵網(wǎng)非均勻孔隙率的優(yōu)化研究.pdf

1、孔隙率是影響防風(fēng)抑塵網(wǎng)防護(hù)性能的最重要因素，最佳孔隙率的研究是防風(fēng)抑塵網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)?；谀壳把芯拷Y(jié)果中存在均勻孔隙率防風(fēng)網(wǎng)抑塵效果隨料堆表面區(qū)域不同而異的規(guī)律，旨在獲得料堆表面各區(qū)域抑塵效果均佳的非均勻孔隙率分布。物料顆粒受力是導(dǎo)致散塵的直接因素，本文以表面剪切力作為衡量抑塵效果的主要判據(jù)，系統(tǒng)的討論不同孔隙率的影響作用，探究均勻和非均勻孔隙率時(shí)料堆周?chē)諝饬鲌?chǎng)運(yùn)動(dòng)特性和料堆表面動(dòng)力學(xué)分布，計(jì)算最優(yōu)的孔隙率組合，并研究防風(fēng)網(wǎng)長(zhǎng)度對(duì)抑

2、制風(fēng)蝕的影響，主要結(jié)論如下：
　?。?）利用Fluent軟件模擬均勻孔隙率防風(fēng)網(wǎng)后露天料堆周?chē)諝膺\(yùn)動(dòng)特性，結(jié)果表明：孔隙率決定料堆周?chē)鲌?chǎng)結(jié)構(gòu)，不同孔隙率防風(fēng)網(wǎng)后氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)明顯不同，低孔隙(ε<0.3)時(shí)，大部分空氣向上繞過(guò)防風(fēng)網(wǎng)，網(wǎng)前后豎向壓差較大，網(wǎng)和料堆間存在渦旋，高孔隙率(ε≥0.3)時(shí)，氣流主要以滲流形式通過(guò)防風(fēng)網(wǎng)，迎風(fēng)面為貼附流，料堆表面散塵規(guī)律與低孔隙率時(shí)相差較大；同時(shí)，不同孔隙率防風(fēng)網(wǎng)的顯著抑塵位置不同，低孔隙

3、率(ε<0.3)時(shí)，迎風(fēng)面剪切力隨孔隙率增大而減小，防護(hù)作用主要體現(xiàn)為減小料堆上部剪切力，平頂面剪切力皆小于高孔隙率工況，但孔隙率為0時(shí)，平頂面和背風(fēng)面剪切力較大，抑塵效果不佳；高孔隙率(ε≥0.3)情況相反，料堆迎風(fēng)面中下部揚(yáng)塵受到明顯抑制，各表面剪切力均隨孔隙率增加而增大，抑塵效果隨之減弱。
　　（2）基于均勻孔隙率研究結(jié)果，設(shè)置上部(εH)為低孔隙率(ε<0.3)、下部(εL)為高孔隙率(ε?0.3)的非均勻孔隙率防風(fēng)網(wǎng)，分

4、析來(lái)流風(fēng)速5m/s時(shí)，6種典型非均勻孔隙率工況的速度矢量場(chǎng)、料堆表面相對(duì)風(fēng)速、壓力、堆場(chǎng)不同高度相對(duì)風(fēng)速和湍動(dòng)能分布規(guī)律得出：網(wǎng)下部孔隙率(εL)不變，上部孔隙率(εH)由0增至0.1，網(wǎng)前后豎向壓差削減，網(wǎng)后氣流擾動(dòng)減弱，流線減緩，料堆近壁面風(fēng)速較小，網(wǎng)堆間渦旋的范圍和強(qiáng)度皆有衰減，綜合湍流結(jié)構(gòu)和料堆受力εH以0.1為佳；網(wǎng)上部孔隙率(εH)不變，下部孔隙率(εL)由0.3增至0.6時(shí)，滲流作用增強(qiáng)，滲流風(fēng)比例增大，緊貼料堆各表面的風(fēng)

5、速增加，壓差增大，揚(yáng)塵加劇，εL為0.3時(shí)最優(yōu)。非均勻孔隙率為εH=0.1/εL=0.3時(shí)抑塵效果最佳。
　?。?）為驗(yàn)證非均勻孔隙率防風(fēng)網(wǎng)防護(hù)效果的優(yōu)越性，比較不同孔隙率時(shí)料堆各表面剪切力，結(jié)果顯示：非均勻防風(fēng)網(wǎng)εH=0.1/εL=0.3對(duì)料堆表面剪切力總和為均勻網(wǎng)ε=0.1和ε=0.3的50％左右，抑塵效果最為出色；εH?0.3/εL<0.3的迎風(fēng)面剪切力較εH<0.3/εL?0.3明顯增大，可達(dá)115N以上，平頂面剪切力也高

6、于εH<0.3/εL?0.3的一半以上，εH=0.1/εL=0.3工況下料堆各表面剪切力值均為最小，進(jìn)一步證實(shí)εH=0.1/εL=0.3為非均勻孔隙率最佳工況。
　　（4）為全面探究防風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性對(duì)防護(hù)效果的影響，獲取不同防風(fēng)網(wǎng)長(zhǎng)度下料堆各表面剪切力及周?chē)諝獾奈⒂^動(dòng)力學(xué)分布，提出三面設(shè)網(wǎng)方式，研究得出：當(dāng)網(wǎng)與堆長(zhǎng)度相同均為154m時(shí)，無(wú)論為何種孔隙率，料堆主要起塵面仍是迎風(fēng)面和平頂面，但料堆側(cè)面起塵量不容小覷，網(wǎng)堆等長(zhǎng)并不是最佳

7、的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)防風(fēng)網(wǎng)長(zhǎng)度由154m增加至204m，網(wǎng)后遮蔽區(qū)域增大，來(lái)流風(fēng)影響作用減弱，平頂面剪切力變化較小，迎風(fēng)面剪切力值隨之增大，背風(fēng)面剪切力緩慢增加，料堆整體剪切力值顯著降低。料堆側(cè)面起塵量與網(wǎng)長(zhǎng)度密切相關(guān)，網(wǎng)長(zhǎng)的增加使得側(cè)面的風(fēng)速降低，剪切力占比由154m時(shí)的68.0%迅速降低至24.39%。三面設(shè)網(wǎng)方式可有效削減來(lái)流風(fēng)對(duì)料堆的侵蝕，使料堆各表面的剪切力占比更均衡，料堆側(cè)面起塵量大幅度削弱，占總剪切力的百分比僅為12.6%，抑塵