安全优秀毕业论文

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安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书

质量流量差随网格数量变化图0.000070.000060.000050.000040.000030.000020.0000104060网格数量图3-2 网格数量对质量流量差的影响图

由图3-2可以看出，随着网格数量的增加，除尘器内的进出口质量流量差显著减小，当达到100万网格时，质量流量差达到7.70×10-7kg/s，满足实验精度要求，无需再细化网格。所以在达到精度要求时， 100万网格最合适。本文选用100万网格进行模拟计算。模型网格示意图如图3-3所示：

质量流量差80100

图3-3 同侧下进风模型网格示意图

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3.4 模拟的边界条件

3.4.1 边界条件的介绍

（1）入口边界条件

对于入口边界条件，可以使用质量入口边界条件和速度入口边界条件，质量入口边界条件主要用于可压缩流体，规定入口的质量流量。而在本课题中，气流被认为是不可压缩气体，即密度为常数，因此速度入口和质量入口边界条件是等价的，本课题选用速度入口边界条件。

（2）出口边界条件

出口边界条件可以取为压力出口边界条件。压力出口边界条件主要用于定义流动出口的静压（gauge)。当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出口条件常常能够有更好的收敛速度。

（3）多孔跳跃介质边界条件

对于布袋这种薄膜状多孔介质，采用多孔跳跃（porous-jump)边界条件[2,6,17]。多孔跳跃介质边界条件用于模拟已知速度或者压降特征的薄膜，应用范围非常广泛。它本质上是单元区域的多孔介质模型的一维简化，应尽可能的使用这一简化模型（取代完全的多孔介质模型），因为它具有很好的鲁棒性（robust）和收敛性（convergence）。该模型比完整的多孔介质模型更加可靠、更容易收敛。

滤袋介质作为渗流壁，其内部沿半径方向的流动方程由非稳态的Darcy公式确定（Kunz et al.,1992）：

v?K?p （3-1） ??r式中，v为径向速度，m/s；K为滤袋壁渗透系数，m2；μ为粘性系数，Pa·s；p为压力，Pa；r为径向距离，m。

（4）壁面边界条件

本课题中的壁面为静止壁面，固体壁面边界为无滑移条件，在壁面处具有零梯度条件，即x、y和z各分量上的速度为u=v=w=0。在壁面上采用标准壁面函数（Standard Wall Functions）。

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3.4.2 模型中所用到的边界条件

除尘器进口管道断面采用速度进口边界条件，由于本课题模拟的布袋除尘器是实验室用除尘器，流速并不很大，所以进口风速定为10 m/s。出口管道断面采用压力出口边界条件，设定出口压力为大气压。布袋采用多孔跳跃介质边界条件，通过查阅并参考大量的资料[23]，将其面渗透性参数设置为2.4×10-8，多孔介质厚度为2mm。固体壁面为静止壁面，取为无滑移壁面边界条件。

3.5 计算工况

为了使布袋除尘器四种工况下的物理模型更加直观，从ANSYS ICEM CFD中截取模型的三维视图以及模型在各个面的投影图，如图3-4至3-7分别为同侧下进风、同侧中进风、同侧上进风和异侧下进风的模型示意图。

(1)同侧下进风模型

图3-4 同侧下进风模型示意图

（2）同侧中进风模型

进口 出口

上箱体

布袋

中箱体

下箱体

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图3-5 同侧中进风模型示意图

（3）同侧上进风模型

图3-6 同侧上进风模型示意图

下箱体 中箱体

进口

布袋

出口

上箱体 下箱体

进口

中箱体 布袋

出口

上箱体

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