對(duì)氣力輸送系統(tǒng)中出料閥附近三維管道中的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明，在閥門開關(guān)的過程中，閥門附近管道的氣流場(chǎng)比較復(fù)雜，在閥門后區(qū)域有明顯的旋渦存在，在一些開度下甚至有二渦結(jié)構(gòu)。在閥門開度較大的情況下，粒子對(duì)管壁的碰撞較少，隨著閥門開度的減小，粒子與閥門和管壁之間的碰撞次數(shù)增多。不同粒徑的粒子與閥門和管道的碰撞情況也不同，粒徑為50um的粒子碰撞次數(shù)最少，而小于50um的粒子隨著粒徑減小碰撞次數(shù)增加，大于50um的粒子隨著粒徑增加碰撞次數(shù)增加。

引言

　　氣力輸送方法廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，如火電廠的除塵系統(tǒng)等。氣力輸送系統(tǒng)關(guān)鍵在于氣密性、供料法和料氣的快速混合切割及形成快速移動(dòng)輸送。在氣力輸送系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，高能的氣固兩相流會(huì)對(duì)接觸面產(chǎn)生沖蝕，其中的固體顆粒在接觸面上形成溝痕，引起閥門泄漏，會(huì)大大影響設(shè)備運(yùn)行的安全性，縮短設(shè)備的使用壽命，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為對(duì)氣力輸送系統(tǒng)的閥門中氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行研究具有重要意義。插板閥因?yàn)闊o論在關(guān)閉還是開啟狀態(tài)，都有較好的密封性能，因此在氣力輸送系統(tǒng)中作為出料閥獲得日益廣泛的關(guān)注和使用，本文即以此作為主要的研究對(duì)象，采用歐拉/拉格朗日方法對(duì)插板閥開關(guān)過程中閥門附近流道內(nèi)的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了不同

　　閥門開度下的氣固兩相流動(dòng)特性。

2、數(shù)值計(jì)算模型

　　閥門開度C定義為閥門開啟時(shí)的通流截面積A除以流道總截面積A0，即

C=A/A0

2.1、氣相流場(chǎng)計(jì)算模型

　　圖1(a)為數(shù)值計(jì)算的幾何模型，其中陰影部分代表閥瓣占據(jù)的區(qū)域，流動(dòng)由左向右，假設(shè)在閥門不同開度下，管道內(nèi)的流動(dòng)為充分發(fā)展的穩(wěn)定的三維湍流流動(dòng)，其通用控制方程可寫為

　　20um的粒子在通過閥門時(shí)，由于閥門附近氣流場(chǎng)速度提高，易與閥門附近上部管壁碰撞，且碰撞后在靠近壁面的附近運(yùn)動(dòng)，從而使20um的粒子大多在管道上半部運(yùn)動(dòng)。50um的粒子通過閥門時(shí)，由于質(zhì)量增加，慣性變大，粒子入口位置開始明顯影響粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。入口位置在管道上部的粒子與管壁和閥門的碰撞次數(shù)較少，甚至不碰撞而直接通過管道。入口位置在管道下部的粒子對(duì)閥門產(chǎn)生沖擊且與閥門附近的管壁上部有碰撞現(xiàn)象。100um粒子的這種現(xiàn)象更明顯。入口位置在管道下部的粒子，在通過閥門后開始沿管壁作連續(xù)碰撞至出口，軌跡成螺旋狀，粒子對(duì)閥門后的管道各個(gè)部分的管壁都產(chǎn)生頻繁的碰撞。入口位置在管道上部的150um粒子幾乎不受閥門處氣流場(chǎng)變化的影響，快速通過整段管道，其軌跡僅因重力作用而向下偏移。入口位置在管道中下部的150um粒子由于其較大的重力和閥門前管道底部的低速區(qū)作用在閥門和管壁之間會(huì)發(fā)生連續(xù)碰撞，從其沖擊閥門后較長(zhǎng)的反彈軌跡說明，150um粒子沖擊閥門的能量較大，粒子在通過閥門后沿管壁連續(xù)碰撞，軌跡成螺旋狀前進(jìn)。

4、結(jié)語(yǔ)

　　通過采用歐拉/拉格朗日方法對(duì)氣力輸送系統(tǒng)中的一種出料閥-插板閥附近三維管道中的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了從不同位置進(jìn)入的不同粒徑粒子在不同閥門開度下的運(yùn)動(dòng)軌跡。結(jié)果表明，在閥門開關(guān)的過程中，閥門附近管道的氣流場(chǎng)比較復(fù)雜，在閥門后區(qū)域有明顯的旋渦存在，在一些開度下甚至有雙回流區(qū)，這對(duì)粒子在管道中的運(yùn)動(dòng)有較大影響。在閥門開度較大的情況下，粒子對(duì)管壁的碰撞較少，隨著閥門開度的減小，粒子與閥門、管壁之間的碰撞次數(shù)增多，特別是從管道下半部進(jìn)入的粒子，往往要與閥門和管道經(jīng)過幾次碰撞后才能通過。不同粒徑的粒子與閥門和管道的碰撞情況也不同，計(jì)算發(fā)現(xiàn)粒徑為50um粒子的碰撞次數(shù)最少，小于50um的粒子隨著粒徑減小碰撞次數(shù)增加，大于50um的粒子隨著粒徑增加碰撞次數(shù)增加。