卸料斗几何参数对自由下落微粒流流场特性的影响研究

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1、密级:学校代码：10069类型：应用基础研究，学号：Y20120178又津痏肩t旋蔘TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士学位论文卸料斗几何参数对自由下落微粒流流场特性的影响研究StudyonEffectsofDischargeHopperGeometricParametersFlowFieldCharacteristicsofFree-fallingParticleStream专业供热、供燃气、通风及空调工程研究生马利英指导教师刘泽勤天津商业大学机械工程学院二〇一五年六月独创性声明及使用授

2、权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果。除已明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人己申请学位或其他用途所使用过的成果，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，本人己在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任。二、学位论文及研究成果使用授权声明本人同意授权天津商业大学以非臝利方式保存、使用本人的学位论文的电子版及纸质版。授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容

3、提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘^本人在校期间取得的研究数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签字：指导教师签字-曰期：山iT年《月4曰分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：Y20120178卸料斗几何参数对自由下落微粒流流场特性的影响研究StudyonEffectsofDischargeHopperGeometricParametersFlowFieldCharacter

4、isticsofFree-fallingParticleStream研究生姓名：马利英专业名称：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师姓名：刘泽勤教授论文提交日期：2015年6月学位授予单位：天津商业大学摘要在工业生产和散装物料（如黄沙、煤炭以及粮食颗粒等）运输和卸料的过程中，进行自由下落运动的散料微粒流到处可见。微粒流在自由下落过程中由于受重力、浮力、颗粒之间摩擦阻力以及颗粒与环境空气之间作用力的影响，会导致环境空气被卷吸到微粒流束流场中形成微粒羽流。微粒羽流在自由下落过程中，当散料碰到底端接收装置时，由于下落

5、散料的冲击力，促使散料粉尘逃逸到周围环境空气中造成环境污染，给工作人员的身心健康带来巨大的损害。本课题跟踪国际前沿、针对生产实际应用，以卸料斗自身结构为研究对象，运用EDEM颗粒元软件与Fluent软件对散状物料经卸料斗自由下落时与环境空气之间的耦合规律以及卸料斗几何参数、颗粒物料物性参数之间的关系进行数值模拟；在自由下落微粒流与环境空气关系的多功能实验平台上，通过改进卸料斗结构（卸料斗的倾斜角度、卸料斗的初始下落口径D），对微粒流在环境空气中自由下落时的产尘量G进行实际测量，以期获得产尘量G最小的卸料斗。通

6、过数值模拟和实验研究得出如下结论：（1）数值模拟结果表明：a）卸料质量流量W随着倾斜角度、内摩擦系数、壁摩擦系数不断增加而sw减小。当5355时，卸料质量流量W随卸料斗倾斜角度的增加减少的幅度较s大；而当5560时，卸料质量流量W随卸料斗倾斜角度的增加的减少的幅度s较小。在本课题的研究范围内卸料质量流量W与内摩擦系数之间的关系表达式为：sW195.83exp[0.095/(0.176)]，在本课题的研究范围内卸料质量流量W与壁摩擦ss234系数之间的关系表达式为：W3

7、22.5416.3736.2638.6211.4。wswwwwb）计算区域内的颗粒浓度、微粒流流速v随初始下落口径D的增加而不断增大；在初始下落口径为0.01m时，颗粒浓度最小，而当初始下落口径D为0.03m时，颗粒浓度最大。在微粒下落的初始阶段，微粒流流速v随着下落高度h的增加而增加，当下落高度h增长到某一定值时，微粒流流速v趋于稳定；微粒流流速v随着初始下落口口径D的增加而增加，当初始下落口径D为0.01m时，微粒流速v为2.28m/s，初max始下落口径D为0.03m时，微粒流速v为3.5

8、m/s。maxc）计算区域内颗粒的扩散半径随微粒密度的增加而逐渐减小。在微粒下落的p初始阶段，微粒流流速v随着下落高度h的增加而增加，当下落高度h增长到某一定值时，微粒流流速v趋于稳定；微粒流流速v随着微粒流密度的增加而增加，当微p粒密度为790kg/m3时，微粒流速v为1.21m/s，微粒密度为2590kg/m3时，微pmaxp粒流速v为2.83m/s。maxd）计算区域内颗