喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析

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1、万方数据第32卷第04期煤矿机械v01．32No．042011年04月CoalMineMa(．hinervApr．20ll喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析戚厚保。赵继云。徐展．张德生。王振兴(中国矿业大学机电工程学院。江苏徐州22lll6)摘要：喷雾除尘是目前应用广泛的矿井除尘方法。为深入研究入射水压对喷嘴内部流场和雾化效果的影响．利用nuent软件对一种常用的直射型喷嘴不同入射水压下内部流场进行了仿真，得出了喷嘴内部的压力场和速度场的分布规律。指出了入射水压对喷嘴内部流场压力和速度变化和液相水分布的影响，喷嘴入射压力越大．雾化效果越好。关键词：流场；喷嘴；nuent；两相流中图

2、分类号：TD714文献标志码：A文章编号：1003—0794(2011)04一0092—03SimulationandAnalysisofSprayNozzleforDustRemovalQIH咖-bai，ZHAOJi—ylln，XUZhan，ZHANGDe峭heng。WANGZhen—xing(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering'ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou22ll16，China)Abst船ct：Sprayingdustremovalisthewidelyusedme

3、thodofminedustremoval．Inordertofurtherstudytheincidentwaterpressureonthenozzlenowfieldandtheef．fectofatomizationefkct．Theintemalnowfieldofdrect—typenozzelunderdifkrentincidentwaterpressuresweresimulatedbvFLUENT，obtainingthedistributionofthepressurefleld，velocity6eldandliquidwaterinthenozzeLl

4、tispointedoutthatthehighertheincidentwaterpressure，thebetteratomizationefkct．KeywOrds：nowfield；nozzle；Fluent；two—phasenow0前言随着煤矿综采、综掘技术的迅猛发展．尤其是高效工作面和综放工作面的广泛应用．煤矿开采中产生的粉尘越来越多．不仅严重影响矿工的身体健康，而且煤尘还具有爆炸性。威胁煤矿安全生产。喷雾降尘是最为常用和有效的方法．用于采煤机、支架、掘进机等设备。喷嘴作为喷雾灭尘的基本元件。其雾化能力直接决定了喷雾除尘的效果。喷雾喷嘴出口附近流场流常涉及气液两相

5、混合的介质射流．机理比较复杂．本文利用Fluent软件对一种喷雾除尘直射型喷嘴内部流场进行仿真．在已有的结构参数仿真基础上．分析入射水压对喷嘴内部流场和雾化效果的影响。1喷嘴的结构及喷射流动数学模型1．1喷嘴的结构喷雾喷嘴的主要结构尺寸如图l所示。这些参数的合理配置对喷嘴的出口速度起着至关重要的作用．也直接影响着雾化效果。本文主要研究喷嘴入口压力对喷嘴内部流场和喷嘴雾化效果的影响。y图1喷嘴的结构示意图d．进口通径a．入口收缩角7．出口扩张角d。．喷嘴直径1．2喷嘴的数学模型(1)基本原理根据流体动力学．对连续射流．在喷嘴出口截面两点间应用伯努利方程．忽略两点之间的高度差可得出

6、告+若2鲁+番c一，7l。2鳊y2。29n”7式中p。、p广喷嘴内外静压力；移。、勘厂喷嘴内外流体平均速度；y。、y厂喷嘴内外流体的密度。假设y。叫：叫，由式(1)通过推导可以得出一92一鲁㈤+去胁扣}[(“+争)誓№+G唧一yM+sdxiI叮kdxi砉(剐+鲁(脚)=万方数据笙望堂篁坚塑堕茎堕尘墨垡堕堕亟塑堕壅墨坌堑=壁里堡：量!!!：!!盟!：坐去m+尝’等】+cn}(G“^)-印}城式中C。——由于平均速度梯度引起的湍动能；G．一由于浮力引起的湍动能；y一可压缩揣流脉动彰胀对总耗散半的影响潞流黏性系数u觚警本文直接选取nuenI软件推荐值c，卢l“，ck=】92．C卸99

7、，m=l0，”Fl32cFD几何建模和网格划分喷嘴的几何结构套数如表l所不。。衰1喷嘴的几何结构参敦列裹————坐!!———一一—!!土————————世￡L—一260¨喷嘴内部结构为阿转轴对称结构．内部流场分市也为回转轴对称分布．所以首先在Fluenl前处理软件GaⅢb-l巾建立喷嘴流道二维物理模型，并进行阀格划分，网格单元采川Quad门■．以M8p方式进行划分．网格间距设为0l网格局部放大模型如罔2所乐，计算域边界设置如嘲3所永AB为第2相水压^射口．BC、cD、DE、EF、PC为同壁，