Численное моделирование вихревых нестационарных пылегазовых течений в системах местной вытяжной вентиляции

• Автор: Пузанок, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЙ ГАЗА ВБЛИЗИ ВСАСЫВАЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ

1.1. Общая характеристика методов

1.2. Метод граничных интегральных уравнений

1.3. Вихревой метод

1.4. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕЧЕНИЙ ГАЗА ВБЛИЗИ ВСАСЫВАЮЩИХ ОТВЕРСТИЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ДИСКРЕТНЫХ ВИХРЕЙ
2.1. Основные расчетные отношения для плоских и осесимметричных вихревых нестационарных течений
2.2. Расчет вихревого течения у щелевидного отсоса, расположенного над прямым двухгранным углом
2.3. Расчет течения на входе в щелевидное всасывающее отверстие, свободно расположенное в пространстве
2.4. Расчет течений на входе в щелевидный отсос-раструб, свободно расположенный в пространстве
2.5. Расчет течения на входе в круглый отсос-раструб, свободно расположенный в пространстве
2.6. Экспериментальное исследование течения у щелевидного профилированного отсоса-раструба
2.7. Расчет течения у круглого отсоса-раструба, экранированного приточной кольцевой турбулентной струей
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ПЫЛЕВОЙ АЭРОЗОЛИ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ТЕЧЕНИЯХ
3.1. Расчет поведения одиночной пылевой частицы в аспирационном укрытии, снабженном вращающимся цилиндром-отсосом
3.1.1. Разработка алгоритмов расчета плоских потенциальных течений с изменяющимися во времени граничными условиями на основе метода граничных интегральных уравнений

3.1.2. Исследование поведения пылевых частиц в пульсирующем аэродинамическом поле, индуцируемом вращающимся цилиндром-отсосом, расположенном в аспирационном укрытии
3.2. Разработка алгоритмов расчета вихревых пылевоздушных нестационарных течений с изменяющимися во времени граничными условиями на основе метода дискретных вихрей
3.3. Разработка метода прогнозирования дисперсного состава и концентрации грубодисперсных аэрозолей в аспирируемом местными отсосами воздухе
3.4. Исследования изменения дисперсного состава и концентрации пылевых частиц во вращающемся цилиндре-отсосе, расположенном в аспирационном укрытии
ГЛАВА 4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММ РАСЧЕТА
4.1. Программа расчета течения у щелевидного отсоса, расположенного над прямым двугранным углом
4.2. Программа расчета течения у щелевидного отсоса в пространстве
4.3. Программа расчета течения у щелевидного отсоса-раструба
4.4. Программа расчета течения у круглого отсоса-раструба
4.5. Программа расчета течения у механически и аэродинамически экранированного круглого отсоса-раструба
4.6. Программа расчета концентрации пыли в аспирационном укрытии
4.7. Программный комплекс «Спектр» для расчета плоских потенциальных течений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Наиболее надежным способом борьбы с выбросами вредных примесей является применение местной вытяжной вентиляции, главным элементом которой является местный отсос. Правильный выбор производительности местных отсосов предполагает снижение запыленности в рабочей зоне ниже допустимой концентрации при минимальных объемах удаляемого воздуха, что напрямую связано с энергопотреблением системы вытяжной вентиляции. Поэтому необходимы наиболее точные сведения о пыле- и аэродинамики вблизи всасывающих отверстий.
Для открытых вентиляционных местных отсосов (ВМО) в качестве способов повышения их эффективности и снижения энергоемкости возможно: профилирования входных кромок ВМО для исключения образования вихревых областей, что способствует снижению их аэродинамического сопротивления; аэродинамическое и механическое экранирование, состоящее в использовании энергии приточных струй (аэродинамический экран), натекающих на непроницаемую поверхность (механический экран).
Для закрытых ВМО - аспирационных укрытий повышение их эффективности возможно за счет снижения пылеуноса в аспирационную сеть, что приводит к меньшим затратам на последующую очистку запыленного воздуха в пылеулавливающих аппаратах, для научно-обоснованного выбора которых необходимы наиболее точные сведения о дисперсном составе и концентрации улавливаемой пылевой аэрозоли.
Для решения научно-технической задачи снижения энергоемкости ВМО необходим учет вихревых нестационарных структур, что игнорировалось в традиционных методах расчета всасывающих факелов: стоков, наложения

5, !а= 1,316-Н/а + 0,47. (2.21)
Полученные по программе значения абсциссы точки отрыва имеют удовлетворительное согласование с экспериментом и формулой (2.21)
(табл.2.2).
Таблица 2
Абсциссы точки отрыва Зх/а
№ п/п Н/а = 2 Н/а = 3 Н/а
1) по программе 3,2 4,3 5,6
2) эксперимент 3,65 4,7 6,0
3) по формуле (2.21) 3,1 4,2 5,7
Очертание вихревой зоны хотя и несущественно, но постоянно изменяется во времени. Вихри образуются не только в углу, но и вблизи непроницаемой стенки левее точки отрыва (рис.2.8). Турбулентные пульсации наблюдаются как в точках вихревой области (рис.2.10), так и вне ее. Однако, в последнем случае пульсации значительно меньшей интенсивности. Степень турбулентности, характеризуемая
величинами , ^(у'у ^| более чем на порядок меньше в безвихревой
области, чем внутри нее.
Предложенный подход для определения точки отрыва может быть использован для расчета вихревых течений, образующихся при натекании воздуха на препятствия. Такие течения, рассматриваемые в практике промышленной вентиляции, наблюдаются при обтекании зданий, экранов, а также при действии местных отсосов в укрытиях кабинного типа.