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1、第20卷第2期济南大学学报(自然科学版)Vol.20No.22006年4月JOURNALOFJINANUNIVERSITY(Sci.&Tech1)Apr.2006 文章编号:1671-3559(2006)02-0160-04FLUENT软件在除尘领域中的应用12111张明星,陈海焱,颜翠平,高 歌,许 可(西南科技大学1.环境与资源学院;2.土木工程与建筑学院,四川绵阳621010)摘 要:除尘领域中存在许多由设计参数不合理而引起的涡法、有限元法、边界元法、有限分析法、谱分析法等。流、回流,造成除尘器内部速度场、压力场和温度场分布不但主要的只有有限
2、容积法和有限元法。目前主流均,从而出现除尘效率偏低、运行阻力增加等工程实例。CFD商业软件中的FIDAP是采用的有限元法,FLU2FLUENT软件对除尘器流场特性的数值模拟和粉尘颗粒运动ENT,PHONENICS,STAR-CD都采用的是有限体积轨迹的描述能有效地帮助解决这类问题。介绍了FLUENT[7-8]法。软件模拟除尘器流场的基本理论和方法;综述了国内外应用FLUENT软件是基于有限元体积法,主要用于和研究的进展及成果。表明可用CFD模拟除尘器中复杂的模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交气固两相流流场,并结合实验解决工程实践中速度场、压力
3、场和温度场分布不均的难题,为现有除尘器的优化与新产品换,可用于二维平面、二维轴对称和三维流动分析,的研发提供指导性参数。从各方面的应用可以看出,FLU2可完成多种参考系下流场模拟、定常与非定常流动ENT软件在除尘领域存在着广阔的、潜在的应用前景。分析、不可压缩流和可压缩流的计算、层流和紊流模关键词:计算流体力学(CFD);FLUENT;除尘;数值模拟型、传热和热混合分析、化学组分混合和反应分析、中图分类号:X513文献标识码:A多相流分析、固体与流体耦合传热分析、多孔介质分析等。它的模型包括k-ε模型、Reynolds应力模型、现代工业对除尘器在性能
4、、结构、造价、可操作LES模型、标准壁面函数、双层近壁模型等[8-9]。在性等方面提出了更高的要求。传统除尘器在很大程除尘领域中,主要用FLUENT软件的多相流模型来[1-3]度上是根据设计人员的经验参数而设计,再由模拟除尘器的流场特性和粉尘颗粒的运动轨迹。试验实际工作的参数进行检验并优化各参数,这样会造成许多由于设计参数的不合理而引起的涡流、1FLUENT模拟的基本理论和方法[2,4-5]回流以及内部压力场、速度场分布的不均匀,1.1 除尘器流场特性往往会造成除尘效率的偏低和运行阻力的增加。比在除尘领域中,一般采用以流场为研究对象分如到目前尚无准确
5、的理论计算公式计算袋式除尘器析流场各质点运动情况的欧拉法来分析和描述除尘[1,6]的过滤速度,主要靠经验值确定。而利用FLU2器中的气固两相流的运动规律。除尘器流场一般认ENT软件模拟之后就能有针对性地采取措施、有效为是一种气溶胶体系,在用FLUENT软件模拟时,其避免这类问题的发生,满足现代工业对除尘器的高中固体或液体颗粒为分散相,气体为连续相。含尘性能、低造价、可操作性强、结构简单的要求。气流可看作是不可压缩的,因为气体与固体或液体计算流体动力学(computationalfluiddynamics,颗粒相的相对速度远小于音速。CFD)是近年来发
6、展起来的流体动力学模拟软件,主1.2 数值计算方法要用于航空航天、船舶、动力、水利、环境、建筑、汽车目前,工程上应用最广泛的流场计算方法就是等的外部流场和化学容器、锅炉、除尘器等内部的化压力耦合方程组的半隐式方法(SIMPLE算法)。该学反应、燃烧、传热传质的数学模拟。[10]方法是Patanker和Splding于1972年提出来的。CFD的数值解法主要有有限差分法、有限容积在除尘领域的压力场、速度场和温度场的模拟中,SIMPLE算法的计算过程是:根据给定的速度来确定收稿日期:2005-12-16基金项目:国家863计划(2001AA642010)
7、流过单元面上的对流通量。作者简介:张明星(1982-),男,四川渠县人,硕士生;陈海焱在FLUENT软件中,流场的计算方法可分为耦(1964-),男,四川遂宁人,教授,博士,硕士生导师。©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期 张明星,等:FLUENT软件在除尘领域中的应用 161合式求解法(Couplemethod)和非耦合式求
8、解法(Seg2为使计算结果准确,还须考虑紊流对离散相轨[8-9]regatedmethod)也叫分离式两大类
