脉冲圆湍射流近场区流场特性的数值模拟

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1、学校代码：10255学号：2121166硕士学位论文脉冲圆湍射流近场区流场特性的数值模拟NUMERICALSIMULATIONOFNEARZONEFLOWFILEDINPULSEDTURBULENTROUNDJET专业名称：热能工程姓名：洪俊指导老师：刁永发完成日期：2015年01月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律

2、结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日脉冲圆湍射流近场区流场特性的数值模拟摘要脉冲袋式除尘器是利用脉冲喷吹射流进行清灰的，因此研究脉冲喷吹射流的流场特性就显得尤为重要。由于

3、受到脉冲气流喷吹的影响，脉冲袋式除尘器的滤袋在清灰过程中会产生破损的现象，从而影响袋式除尘器的寿命。喷吹距离的大小影响了脉冲射流到达滤袋的时间，从而对清灰效果产生影响；袋式除尘器中的环境气体温度高于脉冲射流的温度，在射流喷吹的过程中影响了射流的流动；由于脉冲袋式除尘器的喷吹系统是由多个喷嘴组成的，不同喷嘴喷吹的气流之间会产生影响，从而影响了整个射流的流场。本文通过Gambit软件建立不同的物理模型，运用目前相对成熟的计算流体力学软件FLUENT作数值模拟，运用大涡模拟（LES）方法，分析脉冲圆湍射流近场区的流场特性，分析各个因素对圆湍射流近场区流场的影响，为脉冲袋式除尘器清灰系统

4、设计提供理论依据，为将来优化袋式除尘器，开发更加优良的清灰技术奠定基础，因此，具有一定的现实意义。本文首先通过数值模拟和实验对比的方法，验证了大涡模拟（LES）方法的可行性。通过建立与文献中实验模型相一致的物理模型，运用大涡模拟（LES）方法进行数值模拟，得到的结论与文献中的实验结果符合的很好，从而验证了大涡模拟（LES）方法适合本文。由于袋式除尘器中的内部温度比脉冲射流的温度高，本文研究了I脉冲圆湍射流进入不同温度环境中的流场特性，环境温度分别为300K、400K、500K，结果表明在不同的环境温度下，射流的流场特性是不同的。在相同的入口条件下，随着环境温度的升高，射流的核心长

5、度变长，射流轴线上的速度衰减的越慢，发生了涡流脱体的位置到射流喷嘴的距离也越长。射流的速度和湍动能沿着径向的衰减和扩散随着温度的升高而减小。随着环境温度的升高，到射流喷嘴相同距离的监测点的速度脉动幅度变小，速度功率频谱波峰值也减小。环境的温度越高，进入热环境中的射流的流场就越趋于稳定。其次，本文研究了多组脉冲圆湍射流近场区流场的流场特性，并与相同的速度条件和边界条件下的单射流进行对比。结果表明，多组射流工况下的射流的核心长度明显长于单射流工况下的射流的核心长度。以多组射流中的5号射流为例，射流轴线上的速度衰减慢于单射流工况下的射流，发生了涡流脱体的位置到射流喷嘴的距离较长。多组射

6、流工况下，到射流喷嘴相同距离的监测点的速度脉动幅度比单射流工况下的小，速度功率频谱波峰值也小。与单射流工况相比，多组射流工况下的射流流场更加趋于稳定。文章还对中心射流管不同中伸长度下的脉冲圆湍同轴射流的流场特性进行了研究，中伸长度L分别为2.5Di、5Di、7.5Di。结果表明，随着中伸长度的增加，射流的核心长度变短，但都远大于单喷嘴条件下射流的核心长度；除了中心射流管中伸长度在2.5Di的工况下，中心射流的核心长度加上中伸长度可以有效地延长中心射流的核心喷II吹距离，其余工况均不能达到有效延长中心射流核心喷吹距离的效果。同时在中心射流管中伸长度在2.5Di的工况下，射流的核心区

7、域也更加稳定。文章最后研究了滤袋在射流喷吹作用下的振动问题。在恒定压力作用下，滤袋的受迫振动与滤袋的弹性模量、长度、半径、密度、厚度、作用在滤袋内壁的压力、时间等有关。振动呈现简谐运动的形式，振动的频率正比于滤袋的弹性模量的1/2次方；振动位移量的幅值与滤袋半径、长度和弹性模量有关，与滤袋的密度无关，滤袋的半径和长度越大，振动位移量的幅值越大，滤袋的弹性模量越大，振动位移量的幅值越小；振动的加速度的幅值与滤袋的弹性模量、长度、半径无关，与滤袋的密度有关，滤袋的密度越大，振动的加速