燃煤细颗粒物湍流聚并的数值模拟

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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燃煤细颗粒物湍流聚并的数值模拟论文作者：张书斌学生类别：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DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerEngineeringNumericalsimulationresearchonturbulentcoalescenceofthecoal-firedfineparticlesbyZhangShuBinSupervisor:Prof.YangLi

2、December2016原创性声明本人郑重声明：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：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部分内容的阅览服务；

3、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：导师签名：日期：摘要燃煤锅炉产生的细颗粒物污染已然成为突出的大气环境问题，并日益引起各国的重视。燃烧过程是细颗粒物的主要来源，包括以燃煤为主的固定热源和以燃油为主的移动热源。PM2.5等超细颗粒物是导致大气环境能见度降低、雾霾天气等环境问题的主要因素，因此控制燃烧源超细颗粒的排放势在必行。目前，虽然对细颗粒物的控制技术已具有很高的水准，但是PM2.5等超细颗粒物粒径较小，传统的除尘方式很

4、难有效控制这些超细颗粒物的排放。通过在传统除尘器前加装预处理装置，使得超细颗粒物聚并成较大粒径的颗粒，然后由传统除尘器加以脱除，减少细颗粒物向大气中的传播。本文运用计算流体力学软件Fluent结合气固两相流动对聚并室内超细颗粒物的湍流聚并进行了数值分析。（1）介绍了三种不同细颗粒物的聚并方法：布朗聚并、电聚并、湍流聚并，（2）分析了细颗粒在聚并室中的受力情况，包括惯性力、重力、浮力、布朗运动的扩散力、剪切升力、阻力、附加质量力、Basset力等，（3）研究了不同聚并室内细颗粒物湍流聚并的效果。本文确定了细颗粒物的湍流聚并核函数，构建了湍流聚并室内细颗粒物湍流聚并的模型

5、结构，将欧拉双流体模型与颗粒群平衡模型进行耦合，采用分区法对细颗粒物湍流聚并效果进行数值求解。研究了聚并室内加装不同绕流装置（圆柱和三角形状涡片）对细颗粒物聚并效果的影响。结果表明：两种扰流装置具有很好的产涡效果，可促使细颗粒物发生湍流聚并。基于圆柱和三角形涡片产涡的特点，将二者有机结合，构建一种新型的三维湍流聚并室，比较不同湍流聚并室的聚并效果，结果发现新型的湍流聚并室能够更好地增强细颗粒物的湍流聚并效果。并探讨了流动时间、入口颗粒的初始粒径、颗粒相的体积分数以及气相流速对聚并效果的影响。关键字：燃煤超细颗粒物；湍流聚并；群平衡模型；数值模拟；气固两相流IABSTR

6、ACTThepollutionoffineparticlesproducedbycoal-firedboilershasbecomeaprominentatmosphericenvironmentalproblem,andthematterhasdrawnincreasingattentionfromallcountries.Thecombustionprocessisthemainsourceoffineparticles,includingfixedcoal-basedheatsourceandfuel-basedmobileheatsource.PM2.5and

7、otherfineparticlesarethemainfactorsthatcauseenvironmentalproblemssuchasreducedvisibilityoftheatmosphericenvironmentandhazeandhaze.Therefore,itisimperativetocontroltheemissionofsuperfineparticlesofcombustionsources.Atpresent,althoughthecontrolledtechnologiesofthefineparticulateh