XK-200型渦輪分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、渦輪分級(jí)機(jī)作為一種特殊的流體機(jī)械，是“超微粉體材料”制備的主要工藝設(shè)備，在超微粉體加工和分級(jí)方面有著極為重要的作用。為了改進(jìn)渦輪分級(jí)機(jī)的性能，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須首先對(duì)分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的分布情況進(jìn)行研究。渦輪分級(jí)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)是“氣-固”兩相流動(dòng)，其內(nèi)部流場(chǎng)相當(dāng)復(fù)雜，采用實(shí)測(cè)手段在技術(shù)上是非常困難的，因此非常有必要探索采用流場(chǎng)數(shù)值模擬研究手段來(lái)對(duì)分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。 本文分析了國(guó)內(nèi)外渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)狀況及存在的主要問(wèn)

2、題，結(jié)合某單位新研制的XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的需要，探索采用全流道流場(chǎng)數(shù)值模擬方法來(lái)研究渦輪式氣流分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)。根據(jù)其內(nèi)部流場(chǎng)分布的特點(diǎn)，進(jìn)行分級(jí)機(jī)流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案評(píng)估優(yōu)化及工藝參數(shù)(如分級(jí)機(jī)進(jìn)出口壓力、二次風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量等)的優(yōu)化等。 結(jié)合XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)，本文完成如下相關(guān)研究分析工作： (1)研究分析XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。對(duì)分級(jí)機(jī)原初步設(shè)計(jì)方案模

3、型的流道形狀分析，發(fā)現(xiàn)原初步設(shè)計(jì)模型分級(jí)區(qū)內(nèi)存在突變過(guò)流斷面。通過(guò)內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬證實(shí)了原初步設(shè)計(jì)方案分級(jí)區(qū)流道設(shè)計(jì)不合理。 (2)為消除突變過(guò)流斷面和優(yōu)化流道，提出了二個(gè)流道修改設(shè)計(jì)方案，對(duì)包括原初步設(shè)計(jì)方案在內(nèi)的三個(gè)分級(jí)機(jī)分級(jí)區(qū)流道建立幾何模型，運(yùn)用GAMBIT建立數(shù)值模擬前處理。 (3)由于分級(jí)機(jī)是一種“氣-固”兩相流體機(jī)械，運(yùn)用兩相流來(lái)計(jì)算整個(gè)分級(jí)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)相當(dāng)困難?？紤]到分級(jí)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，其氣相場(chǎng)已能反映出整

4、個(gè)分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)情況，對(duì)流動(dòng)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用氣相單相流的流場(chǎng)計(jì)算分析分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)。 (4)為了優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數(shù)等均采用相同設(shè)置條件下，應(yīng)用商用軟件FLUENT對(duì)XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的三種方案模型進(jìn)行流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析。 (5)為確定出三種方案中的最優(yōu)設(shè)計(jì)，對(duì)分級(jí)機(jī)噴嘴出口產(chǎn)生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區(qū)中心速度的哀減情況及分級(jí)區(qū)內(nèi)三維分速度(軸向速度、徑向速度