基于数值模拟和实验的颗粒物缝隙穿透研究

摘要

本文以缝隙穿透为理论研究基础,采用数值模拟和实验的方法进行颗粒物穿透特性的研究.采用FLUENT三维模型进行模拟分析.介绍穿透实验的主要内容,实验台的设计与搭建,实验设备及其使用方法.进行实验并对实验结果进行分析,得出不同缝高、不同压差条件下不同粒径颗粒物的穿透规律,并将实验结果与模拟结果进行对比.通过分析可以得出:如果缝高大于1mm,粒径为0.1～10μm的颗粒物几乎都能穿过缝隙;如果缝高小于0.1mm,且缝隙两侧压差小于4Pa时,几乎所有颗粒物都不可能穿过缝隙.穿透因数与缝高及缝隙两侧压差成正相关性,与缝深成负相关性.对于大部分颗粒物而言,绝大多数工况的模拟值与实验值的误差都不超过25％,只有少数工况的模拟值与实验值误差会达到40％左右,所以可以认为FLUENT软件模拟预测结果与实验结果基本吻合,验证了FLUENT穿透因数模型.此外,本文还将实验结果与集总参数法结果进行了对比,发现虽然某些粒径段颗粒物的解析值与实验值差别相对较大,但是总体趋势基本一致.综上,FLUENT模拟值与实验值更为接近,结果更可信.