钝体绕流中颗粒团聚的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文钝体绕流中颗粒团聚的研究论文作者：卢明涛学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：动力工程指导教师：杨历职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerEngineeringResearchonParticlesAggregationaroundtheBluffBodyFlowbyLuMingtaoSupervisor:Prof.YangLiDecember2016原创性

2、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2016.12.12关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者

3、部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2016.12.12导师签名：日期：2016.12.12摘要目前许多实际应用中的燃煤烟气排放控制技术已经拥有较高的水平，但是对于燃煤烟气中的细颗粒物质的脱除效率仍然很低，致使超细颗粒物大量的排入大气，造成环境污染。我国政府和有关行政主管部门深刻感知到大气中悬浮烟尘对环境和身心健康的严重影响，郑重提出了一些控制燃煤烟气排放的相关标准和法律性

4、文件。但是我国对于超细颗粒物脱除和排放还处于研究阶段，应用于工业生产的设备几乎没有，对于细颗粒排放的控制需要进一步研究。本文对现有的除尘技术和颗粒团聚技术进行了了解，并针对不同颗粒团聚技术进行了分类，现有学者的研究成果很好的诠释了不同种类颗粒团聚技术的优缺点，以及需要改进的研究方向和实施手段。通过对以往学者的研究成果的归纳总结，本文将对湍流聚并技术和蒸汽相变团聚技术作进一步探索。主要采用PBM模拟的研究方法分析后台阶与方形绕流流场中颗粒团聚情况，得到颗粒团聚的特性。首先，通过与传统的湍流模型进行对比，观察加入颗粒团聚模型后流场中涡结构的变

5、化以及后台阶流动中特征尺寸等，对颗粒团聚数学模型进行验证。其次，对后台阶流动过程中颗粒碰撞团聚情况进行研究。依据现有的烟道尺寸，构建简化的方形管道，在烟道中模拟气固两相方柱绕流情况，通过改变颗粒体积分数、颗粒直径、流体速度、水蒸气添加量以及方柱尺寸等关键因素，研究气相与固相之间的作用对颗粒团聚效果的影响。结果表明，速度为4~5m/s、水蒸气添加量为0.05时团聚效果最佳。最后，对方柱绕流过程中颗粒的团聚情况进行数值模拟，分别研究贴壁长方柱和短方柱两种物理模型，与后台阶流动过程中颗粒团聚效果进行对比。得出：由于长方柱的存在，长方柱绕流流动过

6、程中不存在二次回流区，而是在方柱后方存在一个较大的一次回流区域，在与后台阶流动相同条件下颗粒团聚的整体效果相近；而由于短方柱绕流过程中存在两种涡结构，颗粒碰撞团聚效果优于其他两种绕流模型，短方柱最优尺寸为120mm，并且短方柱结构简单易于应用于工程实际。关键词：超细颗粒物；PBM模拟；后台阶流动；方柱绕流；颗粒团聚IAbstractCurrentcoalsootemissioncontroltechnologyinmanycountrieshasreachedahigherlevel,butforcoal-burningfluegasin

7、fineparticleremovalefficiencyisstilllow,theultrafineparticlesoftheatmospherecausedenvironmentalpollution.Thepeople'sgovernmentsatalllevelsandtherelevantadministrativedepartmentsinourcountrydeeplyunderstandthesmokefineparticulatematterharmfultotheenvironmentandhumanhealth,

8、andproposessomecontrolcoal-firedfluegasemissionsstandardsandlegaldocuments.Butresearchintheultra