可吸入顆粒物聲波分離的數(shù)值模擬.pdf

1、可吸入顆粒物是大氣主要的污染物之一，富集多種有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體的健康造成嚴(yán)重的危害。這些顆粒物具有如下特點(diǎn)：粒徑小、數(shù)目多、易懸浮難沉降，因此常規(guī)的除塵設(shè)備很難對(duì)其進(jìn)行收集?？晌腩w粒物防治的一個(gè)重要方法是首先對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，即使粒徑較小顆粒團(tuán)聚成為粒徑較大的顆粒，然后再利用常規(guī)的除塵設(shè)備進(jìn)行有效的清除。聲波團(tuán)聚是在外加聲波的作用下,使細(xì)顆粒物發(fā)生相互碰撞和團(tuán)聚，在短時(shí)間內(nèi)，顆粒的粒徑分布將發(fā)生從小到大的變化，使團(tuán)聚后生成的細(xì)顆粒群

2、的平均粒徑增大，這樣就可以很容易使用常規(guī)設(shè)備除塵將其清除。聲波團(tuán)聚被認(rèn)為是一種可操作的、簡(jiǎn)單易行的對(duì)可吸入顆粒物進(jìn)行預(yù)處理的有效方法。
　　 本文利用聲波壓的變化規(guī)律來研究顆粒的聚合運(yùn)動(dòng)，模擬了分離器顆粒預(yù)處理過程中的流場(chǎng)，并數(shù)值計(jì)算了顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，觀察到顆粒在流場(chǎng)中相互碰撞的現(xiàn)象。進(jìn)一步模擬了旋風(fēng)除塵器中的流場(chǎng)和顆粒場(chǎng)，得到其中的流場(chǎng)是不均勻分布的旋流，通過對(duì)顆粒場(chǎng)中顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，得到小顆粒容易隨氣流排出，相對(duì)于大顆粒

3、而言較難收集。在以上研究基礎(chǔ)上，分析了顆粒在旋風(fēng)除塵器中的清除效率，研究結(jié)果表明，在只考慮顆粒所受聲波力的情況下，雖然能觀察到顆粒的碰撞，但清除效率變化不明顯，其原因是沒有考慮團(tuán)聚核函數(shù)和團(tuán)聚動(dòng)力學(xué)方程，即顆粒雖然發(fā)生了碰撞但團(tuán)聚沒有得到充分體現(xiàn)。本文給出了團(tuán)聚核函數(shù)的推導(dǎo)過程，并數(shù)值求解了團(tuán)聚動(dòng)力學(xué)方程，得到聲波作用前后顆粒濃度的變化趨勢(shì)，即粒徑較小的顆粒濃度降低，粒徑較大的顆粒濃度增加。基于此結(jié)果，讓一定數(shù)目的顆粒群在聲波作用前后分