干粉消防車(chē)氣固兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析.pdf

1、火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公共安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步和城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)生產(chǎn)和人們生活導(dǎo)致的火災(zāi)呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢(shì)。資源的深度開(kāi)發(fā)，交通的密集化，新工藝新材料新設(shè)備的發(fā)明，機(jī)械化電氣化自動(dòng)化水平的提高，人口集中、建筑集中、財(cái)富集中、生產(chǎn)集中，都導(dǎo)致了火災(zāi)發(fā)生率的增加以及危害性和次生災(zāi)害的的增加，并且火災(zāi)中燃燒物為液體、氣體以及金屬的B、C、D類(lèi)火災(zāi)越來(lái)越占據(jù)主要的地位。而我國(guó)現(xiàn)階段的消防車(chē)以傳統(tǒng)泵浦消防車(chē)

2、為主，泵浦消防車(chē)對(duì) B、C、D類(lèi)火災(zāi)無(wú)能為力，所以干粉消防車(chē)將在未來(lái)的消防中占據(jù)越來(lái)越重要的地位。本文基于校企合作項(xiàng)目，基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)對(duì)罐裝3噸的干粉消防車(chē)的各項(xiàng)重要參數(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文首先介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本理論，對(duì)比不同湍流模型的計(jì)算精度和對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求，分析了兩種不同兩相流描述方法——?dú)W拉-歐拉法和歐拉-拉格朗日法對(duì)不同兩相流問(wèn)題的適應(yīng)性，介紹了顆粒相在流體中所受的不同類(lèi)型的力。綜合考慮計(jì)算模型的適應(yīng)性，

3、計(jì)算精度以及方案的可行性，最終選擇Realizable k-ε湍流模型，歐拉-歐拉法中的歐拉兩相流計(jì)算模型。顆粒相的受力類(lèi)型選擇拽力、碰撞力和摩擦力忽略其它次要類(lèi)型的受力。
　　分析了干粉罐、氮?dú)馄亢蛧娚淞饔虻慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。利用ANSYS mesh繪制干粉罐的三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)并設(shè)置條件。本文利用ICEM CFD繪制了干粉罐、氮?dú)馄亢蛧娚淞饔虻亩S網(wǎng)格，在流動(dòng)參數(shù)梯度較大的幾何結(jié)構(gòu)處，進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化，從而有效地提高

4、了計(jì)算精度并減少計(jì)算量。利用AMESim中的氣動(dòng)元件庫(kù)（Pneumatic Component Design，PCD）建立了氣動(dòng)減壓閥的模型，通過(guò)對(duì)氣動(dòng)減壓的仿真計(jì)算獲得了減壓閥的壓力特性和流量特性。
　　利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT分別對(duì)氮?dú)馄康姆艢膺^(guò)程、干粉罐的充氣過(guò)程、干粉罐的噴射過(guò)程和噴射流域內(nèi)干粉的噴射過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并利用MATLAB對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值處理，獲得了干粉消防車(chē)的各項(xiàng)重要參數(shù)：充氣時(shí)間、有效噴射