Численное моделирование пространственных закрученных турбулентных течений применительно к аппаратам порошковой технологии

• Автор: Артёмов, Игорь Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 125 с. : ил

АННОТАЦИЯ
Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 3 таблицы, библиография включает 129 наименований.
Ключевые слова: ВОЗДУШНО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КЛАССИФИКАТОР, ТУРБУЛЕНТНОЕ ЗАКРУЧЕННОЕ ТЕЧЕНИЕ, ТРЕХМЕРНЫЕ И ОСЕСИММЕТРИЧНЫЕ ПОТОКИ, ТЕЧЕНИЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ДИСКАМИ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ОРТОГОНАЛЬНАЯ КРИВОЛИНЕЙНАЯ СЕТКА, ЦИКЛОННЫЙ СЕПАРАТОР, ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНОСТИ, ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ, ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ.
Настоящая работа посвящена численному моделированию трехмерного и осесимметричного турбулентного закрученного течения в рабочей области воздушно-центробежного классификатора и в циклоне конического типа, используемых в единой технологической линии получения порошков определенного гранулометрического состава.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, цель и содержание поставленных задач, сформулирован объект и предмет исследования, указан метод исследования, показана новизна и практическая ценность полученных результатов, представлены положения выводимые на защиту.
В первой главе дан обзор литературы, касающийся темы диссертационной работы. Отмечено достаточно большое количество опубликованных теоретических и экспериментальных работ. Показано, что представленный в литературе материал по численному расчету закрученных турбулентных течений сформулирован в основном в осесимметричном подходе. Также отмечен недостаток экспериментальных работ по распределению полей скорости и давления для пространственных закрученных турбулентных течений в воздушно-центробежных классификаторах, циклонных и вихревых камерах.
Вторая глава посвящена численному моделированию осесимметричного закрученного течения в рабочей области воздушно-центробежного классификатора. Рассмотрены вопросы по постановке граничных условий, получены новые численные результаты.
Новая постановка задачи и численный расчет пространственного турбулентного закрученного течения в рабочей области воздушноцентробежного классификатора представлен в третьей главе. Показано влияние геометрических и режимных параметров на степень равномерности поля осредненной скорости, проанализированы новые численные результаты.
В четвертой главе рассматривается осесимметричное турбулентное течение в циклоне конического типа, используемого для сепарации тяжелых частиц. Показаны особенности формирования закрученного течения.
В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Современное состояние численного моделирования закрученных турбулентных течений в аппаратах порошковой технологии
Глава 2 Численное исследование осесимметричного закрученного турбулентного течения в воздушно-центробежном классификаторе
2.1. Постановка задачи о течении в междисковой области ВЦК
2.2. Уравнения Рейнольдса
2.3.Двухпараметрическая низкорейнольдсовая к-е модель турбулентности
2.4.Конечно-разностная аппроксимация исследуемых уравнений
2.5. Схема расчета конечноразностных уравнений
2.6. Постановка граничных условий
2.7. Результаты расчета течения в междисковой области
2.8. Влияние режимных параметров на гидродинамику течения
2.9. Осесимметричное течение в рабочей области ВЦК
2.10 Влияние геометрии рабочей области классификатора на гидродинамику закрученного потока
Глава 3 Расчет трехмерного закрученного турбулентного течения в междисковой области ВЦК
3.1. Математическая модель трехмерного закрученного турбулентного потока в междисковой области ВЦК
3.2. Метод решения конечноразностных уравнений
3.3. Результаты численного расчета трехмерного турбулентного течения
д[_ _ /+і.у <>/ .. Л,-і

2Аг ’ ^ 2Дг
о2/_/.,, 2/;;+/. а2/_ Л,+, -2/,

д~/ /і+І., + 1 -//-І.у + І /мі.у і + /і-

(2.39)
І .у І
дгдг 4ЛгДг
В случае же, слагаемых и производных, для которых используется другая
расчетная сетка, аппроксимацию можно проводить путём линейной интерполяции из соседних узлов. Например, для уравнения переноса компоненты скорости иг можно записать (рис. 2.3):
и +и .
<р I,у <р!.1 +
ди. дг
Аппроксимация конвективных членов проводится с использованием эффективной схемы со степенным законом /50/, которую в качестве примера запишем для одномерного и случая.
Дифференциальное уравнение для установившейся одномерной задачи, в которой присутствуют только конвекция и диффузия имеет вид:

(2.40)
• II,
"1-І,у
Рис. 2.3 Контрольный объём для уравнения импульса по оси г
^-(риф) = —{г—. (2.41)
сіх сіх сіх )
Интегрирование (2.41) по контрольному объему и соответствующая аппроксимация конвективных и диффузионных членов приводит к следующему дискретному аналогу
а1Ф1 = о,+|Ф,и +а,_|Ф,_|, (2.42)

Ап А+ 1/

, Д-| = Д-1,2 + “Т“ , а,-= Д+і +Д-, +(Д+|/2- Д.|/2).
(2.43)