沙尘天气模拟系统混合段长度计算.pdf

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1、第38卷第5期华北电力大学学报Vo】．38．No．52011年9月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversitySep．，2011沙尘天气模拟系统混合段长度计算吕玉坤，刘海峰，吕维润，赵锴(华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003)摘要：应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度，利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟，其中连续相、颗粒相分别采用k—s湍流模型和离散相模型，相间作用采用随机跟踪模型。结果表明，连续相流场分布规律与理论设计吻合较好，颗粒相浓度场分布可达到试验设计

2、要求。关键词：沙尘天气模拟系统；混合段；理论计算；数值模拟中图分类号：TK264文献标识码：A文章编号：1007—2691(2011)05—0109—04ThecalculationofIIliIsectionlengthofdustweathersimulationsystemLUYu—kun，LIUHai—feng，LuWei—run，ZHAOKai(SchoolofEnergyPowerandMechonicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：

3、Basedongas—solidtwo—phaseflowtheory，particlesfreesuspensionvelocityandmixingsectionlengthofdustweathersimulationsystemarecalculatedandnumericalsimulationongas-solidflowfieldisconductedbymeansofFluent．Thecontinuousphaseandparticlephaseusethek-eturbulencemodelandthediscretephasemodelresp

4、ective-ly，phaseinteractionusingstochastictrackingmode1．Theresultsshowthatthecontinuousphaseflowfielddistributionagreeswellwiththetheoreticaldesign，particleconcentrationdistributioncanmeetthedesignoftestrequirements．Keywords：dustweathersimulationsystem；mixingsection；theoreticalcalculati

5、ons；numericalsimulation0引言我国西北电网750kV输电线路具有电压等级高和高海拔等特点，同时面临沙尘天气，这些特定条件都会在很大程度上影响输电线路电晕特性。沙尘天气可能导致输电线路周围电场发生变化，使输电线路电晕特性变差；此外，沙尘暴卷起的图1沙尘天气模拟系统示意图Fig．1Theschematicofdustwenthersimulationsystem沙石对输电线路的撞击，导致导线表面粗糙，使输电线路电晕特性恶化。因此，系统开展高海拔试验选用出口设计风速为20m／s的轴流风机，沙尘条件下西北电网750kV输电线路电晕特性研风机与混合段之间

6、的过渡段接头是从圆形截面究具有重要的学术意义和实用价值Hj。．363ITI过渡成矩形截面3in×1m的渐扩型结构，在接头设计时为防止边界层分离，管道扩张角选为1理论计算8。。送沙器采用六个漏沙口向管道内注人颗粒L2J，漏为开展系统研究所设计的沙尘天气模拟系统，沙圆管深入管道内的长度为400Bin，直径为20mm。如图1所示。沙尘颗粒经送沙器依靠重力落入风道，在管道中与空气混合，在考虑风速变化的情况下，以收稿日期：2011—06～10。期在管道出口处得到速度场和浓度场均匀的风沙l】0华北电力大学学报混合物，其颗粒群平均粒径和体积百分含量试验m。式中其它符号的物理意义与

7、前式相同。设计要求分别为9m和lO～。因此，必须进行为使混合段出口颗粒群均匀分布，根据式(2)，颗粒自由悬浮速度和混合段长度的计算。计算得到不同风速下混合段长度如表1所示。1．1颗粒自由悬浮速度计算表1不同风速下混合段长度Tab．1Mixingsectionlengthunderdifferentvelocity颗粒的自由悬浮是紊流的分速度、重力和曳引阻力等诸力的综合效应，颗粒群在不同的风速风速／m．S混合段长度／m56．8下会出现不同的流型。1O8．4当风速较高时，颗粒均匀分散在输送气流中，1512．5完全呈悬浮输送；风速降低，颗粒将出现沉降现20l3．8象，