熱、氣、固兩相流耦合在管式干燥系統(tǒng)中的應(yīng)用及數(shù)值模擬.pdf

1、本課題針對高溫管式膨脹設(shè)備開發(fā)中,熱、流體、結(jié)構(gòu)等復(fù)雜工況耦合作用下,流場、溫度分布及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等開展了研究工作.本課題的解決,在理論上可歸結(jié)為熱、流體(氣、固兩相)、結(jié)構(gòu)耦合的CAE分析問題,涉及多個學(xué)科.建立包含各種因素的數(shù)學(xué)模型以及確定相應(yīng)的邊界及初始條件、篩選和測試相應(yīng)的物性系數(shù),并考慮物性系數(shù)隨溫度的變化,根據(jù)計算精度和設(shè)計要求,對流體和結(jié)構(gòu)選取合適的單元類型,將其網(wǎng)格化,并引入有限元分析軟件進行數(shù)值計算是本研究的關(guān)鍵所在.本文

2、根據(jù)所研究對象工作的物理環(huán)境(熱、流場),綜合考慮氣固兩相流理論、計算流體動力學(xué)理論以及氣力輸送理論,確定其影響的主要因素,建立了數(shù)學(xué)模型和控制方程;對研究問題的數(shù)學(xué)模型,利用ANSYS程序中的FLOTRAN CFD進行了有限元分析計算,得出整個三維模型流場的溫度、速度、壓力及氣固兩相的分布.利用ANSYS軟件強大的后處理功能從各個方面對數(shù)值計算結(jié)果進行分析,并和2400kg/h的高溫管道式膨脹設(shè)備的一些參數(shù)的實測值進行了比較.另外,在

3、企業(yè)設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上,建立6400kg/h的高溫管道式膨脹設(shè)備的數(shù)學(xué)模型,并利用反復(fù)試算分析得出的高溫氣體以及煙絲混合氣體兩種介質(zhì)的物性參數(shù),對其進行了有限元分析計算,驗證了其模型的合理性.在以上分析的基礎(chǔ)上,還提出了幾種結(jié)構(gòu)形式的高溫管式膨脹設(shè)備的幾何模型,對它們也進行分析以及結(jié)果比較,得出了一種較為理想的結(jié)構(gòu)形式.通過詳細的分析比較,本課題對高溫管道式膨脹系統(tǒng)的數(shù)值模擬基本能夠真實地反映出高溫管式膨脹設(shè)備對煙絲的整個處理過程.這為該