XK-200型渦輪分級機內(nèi)部流場的數(shù)值模擬研究.pdf

1、渦輪分級機作為一種特殊的流體機械，是“超微粉體材料”制備的主要工藝設(shè)備，在超微粉體加工和分級方面有著極為重要的作用。為了改進渦輪分級機的性能，進行優(yōu)化設(shè)計，必須首先對分級機內(nèi)部流場的分布情況進行研究。渦輪分級機的內(nèi)部流動是“氣-固”兩相流動，其內(nèi)部流場相當復(fù)雜，采用實測手段在技術(shù)上是非常困難的，因此非常有必要探索采用流場數(shù)值模擬研究手段來對分級機內(nèi)部流場進行模擬研究。 本文分析了國內(nèi)外渦輪式氣流分級機的研究開發(fā)狀況及存在的主要問

2、題，結(jié)合某單位新研制的XK-200型渦輪式氣流分級機的需要，探索采用全流道流場數(shù)值模擬方法來研究渦輪式氣流分級機內(nèi)部流場。根據(jù)其內(nèi)部流場分布的特點，進行分級機流道的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)計方案評估優(yōu)化及工藝參數(shù)(如分級機進出口壓力、二次風的進風量等)的優(yōu)化等。 結(jié)合XK-200型渦輪式氣流分級機的研究開發(fā)，本文完成如下相關(guān)研究分析工作： (1)研究分析XK-200型渦輪式氣流分級機的結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點。對分級機原初步設(shè)計方案模

3、型的流道形狀分析，發(fā)現(xiàn)原初步設(shè)計模型分級區(qū)內(nèi)存在突變過流斷面。通過內(nèi)部流場數(shù)值模擬證實了原初步設(shè)計方案分級區(qū)流道設(shè)計不合理。 (2)為消除突變過流斷面和優(yōu)化流道，提出了二個流道修改設(shè)計方案，對包括原初步設(shè)計方案在內(nèi)的三個分級機分級區(qū)流道建立幾何模型，運用GAMBIT建立數(shù)值模擬前處理。 (3)由于分級機是一種“氣-固”兩相流體機械，運用兩相流來計算整個分級機的內(nèi)部流場相當困難?？紤]到分級機的運行特點，其氣相場已能反映出整

4、個分級機內(nèi)部流場的流動情況，對流動模型進行簡化，采用氣相單相流的流場計算分析分級機內(nèi)部流場。 (4)為了優(yōu)選設(shè)計方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數(shù)等均采用相同設(shè)置條件下，應(yīng)用商用軟件FLUENT對XK-200型渦輪式氣流分級機的三種方案模型進行流場的數(shù)值模擬分析。 (5)為確定出三種方案中的最優(yōu)設(shè)計，對分級機噴嘴出口產(chǎn)生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區(qū)中心速度的哀減情況及分級區(qū)內(nèi)三維分速度(軸向速度、徑向速度