粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬方法的研究.pdf

1、直升機機動靈活的特點要求其必須適應(yīng)山區(qū)、沙漠等惡劣環(huán)境，此時吸入沙粒將影響發(fā)動機的壽命及可靠性，加裝粒子分離器以凈化進氣的必要性不言而喻。目前對于沙粒在分離器通道中運動軌跡的研究多采用稀疏兩相流的方法。該方法中沙粒壁面碰撞反彈參數(shù)采用經(jīng)驗公式計算，僅以入射角度為自變量，無法體現(xiàn)粒子入射速度、壁面材料等其它條件的影響。但根據(jù)以往研究，粒子軌跡主要由碰撞決定，該簡化的多次累積將導(dǎo)致最終仿真軌跡的很大偏差。對此，本文選用VC++平臺，運用面向

2、對象的思想，編寫粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬程序，將粒子軌跡計算分為兩部分：沙粒在氣流通道內(nèi)的運動以及沙粒與壁面的碰撞反彈。
　　首先，采用ICEM軟件對一組直升機無葉片整體式粒子分離器三維模型進行網(wǎng)格劃分，再運用Fluent軟件對無沙粒存在時的內(nèi)部流場進行計算，將所得氣動參數(shù)連同節(jié)點坐標(biāo)一起導(dǎo)入SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，建立流場參數(shù)數(shù)據(jù)表。分析單顆粒子在流場中的受力模型，并根據(jù)本文中研究對象的特點對部分項目進行簡化。<

3、br>　　然后，將沙粒與分離器的碰撞簡化為圓球與無限大平板的碰撞，使用LS-Dyna軟件建立模型并設(shè)置不同初始條件，再通過ANSYS Mechanical Launcher求解器進行碰撞動態(tài)仿真。結(jié)果與Grant、Tabakoff及Malak等人所得到實驗統(tǒng)計結(jié)果進行對比，分析沙粒的碰撞時間、相對位移、反彈速度、反彈角度等與入射條件的關(guān)系特性。建立沙粒與壁面碰撞反彈模型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)表，以及金屬壁面移動對原結(jié)果影響因子的子表。
　　最

4、后，通過編寫粒子軌跡數(shù)值模擬程序綜合以上兩部分，得到粒子在分離器內(nèi)的運動軌跡。并進行粒子軌跡的可視化，輸出單顆粒子軌跡及統(tǒng)計多顆粒子最終徑向位置規(guī)律。仿真模擬結(jié)果與以往實驗結(jié)果基本吻合，證明本文中所采用的粒子軌跡數(shù)值模擬方法是可行的。
　　通過本文的研究，探索并實現(xiàn)了一種粒子分離器粒子軌跡數(shù)值模擬新方法。由于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的使用，該方法不僅計算速度快，而且可以全面考慮多種初始條件對結(jié)果的影響，使計算準(zhǔn)確性大大提高。特別是碰撞反彈計算部