切向起旋器产生旋转流流场的实验研究

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1、东华大学硕士学位论文切向起旋器产生旋转流流场的实验研究姓名：尹晓霞申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：沈恒根2002.1.1切向起旋器产生旋转流流场的实验研究(摘要)本课题的研究对象是圆管中由切向入口产生的强旋流。它是为了配合开发研究滤尘风机而提出的配套技术。在滤尘风机的初步试验过程中，发现锥形滤网前部的锥网面出现纤维尘粘滞在滤网上，对风机的运行造成了损害。问题的解决方法是利用旋转流改变入口含尘气流的浓度场，使气流接触到滤网之前粉尘的分布发生改变，形成一种靠近边壁区粉尘

2、浓度大、中心区粉尘浓度小的浓度场，起到对纤维粉尘的预分离效果。因此，本课题研究就是在管道中引入旋转流，通过对该旋转流场的流动规律研究，预测粉尘在该流场中的浓度场分布。课题研究采用实验测试与理论分析相结合的方法。采用切向起旋器设计了旋转流发生装置。通过改变入口的旋转通道长度和个数，试验中设计了不同结构的切向入口，根据吸入气流在旋转通道中的旋转角度分为90。、270。的单进口起旋器和具有对称进口的双进口起旋器。f采用五孔球形毕托管测定管内旋转流。通过测试，得到起旋器(切向入日段)后管路上不同截面的旋

3、转流流场分布。对不同起旋器流场测试结果进行回归分析，建立速度分布关系式。结果表明本课题的流场实验研究结果与直流式旋风分离器内流场相似。各截面流场呈兰金涡分布，轴向速度中存在回流区，径向速度有所不同：大部分截面上相对方位的径向速度方向相反。运用涡运动理论和贴附旋转射流理论的结合对旋转流场进行理论分析，合理地解释了圆管中旋转流流动：旋转流由主流和次流合成。主流流体以螺旋状沿管壁旋转前进，在管壁上旋转二定的圈数后，到达出El；次流流动是由主流流动带动旋转。通过测试结果分析，研究了流场分布与所测试的起旋

4、器结构的关系，不同流场的旋转强度衰减情况和起旋器、旋转流管道阻力特性。结果给出了由结构参数决定的起旋强度公式；得到了旋转流强度的指数衰减规律。分析旋转流压力损失特性得到：管道截面上的平均静压比壁面静压有一定程度的增大，因此应该采用截面平均全压差来计算系统压力损失；与直流流动相比，旋转流延长了气流在管内的停留时间，也加大了流动的压力损失，其中270。起旋器的压力损失最大；双进口起旋器在获得外层较强旋转射流(270局部阻力损失，在设备选择中占相对优势。内)的同时并没增大通过计算分析不同尺度粉尘颗粒的

5、运动，给出了在旋转流流场中的运动轨迹，预测管道不同截面上粉尘浓度场分布。瞄果表明，在考虑到处理纤维尘具有特殊性的前提下，得到对同样分布的颗粒群来说，90。起旋器的分离效果显著，双进口起旋器次之。轴向上浓度场发生了很大变化：边壁处的颗粒浓度急剧增加，内侧的少部分小颗粒在流场的作用下向轴心区域扩散。距起旋器出口长度在3倍管径以内的管路中，5~35l-tm尘粒各截面浓度场变化明显。其后变化不显著。y通过研究提出起旋器与锥形旋转滤网配合的最佳安装距离，考虑到锥状滤网会对流场产生一定影响，最好将滤网置于5

6、倍管径长度内。推荐选用双进口切向起旋器产生旋转流，用于指导滤尘风机配套用预分离装置的设计。关键字：旋转流切向起磊器，流场：粉生蒙度分布关键字：旋转流，切向起旋器，流场，粉尘浓度分布Experimentalinvestigationonflowfieldoftangentiallyinjectedswirlingflowinpipe(Abstract)Theobjectofthisthesisisswirlingflowinpipeinjectedbytangentialinjection．Iti

7、satechnologymatchestheresearchanddevelopmentofthefilteringfan．Duringtheoriginaldesignandexperimentperiod，someofthedustadherestothecenterofthefiltermeshwhichcandestroythestabilityofthefanbecauseofweakrotationofthecentersection．Sothedistributionofthedu

8、stcouldbechangedtoreducedustburdenincentersectionbyswirlingflow．Thepurposeofthisthesisistousetangentialinjectiontoproduceswirlingflowinpipeandinferringthedistributionofdustinswirlingflow．Theresearchworkwasconductedbymeansofexperimentalandtheoreticala