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，對環(huán)境和人體的健康造成嚴重的危害。這些顆粒物具有如下特點：粒徑小、數(shù)目多、易懸浮難沉降，因此常規(guī)的除塵設備很難對其進行收集。可吸入顆粒物防治的一個重要方法是首先對其進行預處理，即使粒徑較小顆粒團聚成為粒徑較大的顆粒，然后再利用常規(guī)的除塵設備進行有效的清除。聲波團聚是在外加聲波的作用下,使細顆粒物發(fā)生相互碰撞和團聚，在短時間內，顆粒的粒徑分布將發(fā)生從小到大的變化，使團聚后生成的細顆粒群

2、的平均粒徑增大，這樣就可以很容易使用常規(guī)設備除塵將其清除。聲波團聚被認為是一種可操作的、簡單易行的對可吸入顆粒物進行預處理的有效方法。
　　 本文利用聲波壓的變化規(guī)律來研究顆粒的聚合運動，模擬了分離器顆粒預處理過程中的流場，并數(shù)值計算了顆粒的運動軌跡，觀察到顆粒在流場中相互碰撞的現(xiàn)象。進一步模擬了旋風除塵器中的流場和顆粒場，得到其中的流場是不均勻分布的旋流，通過對顆粒場中顆粒運動軌跡的分析，得到小顆粒容易隨氣流排出，相對于大顆粒

3、而言較難收集。在以上研究基礎上，分析了顆粒在旋風除塵器中的清除效率，研究結果表明，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聚核函數(shù)和團聚動力學方程，即顆粒雖然發(fā)生了碰撞但團聚沒有得到充分體現(xiàn)。本文給出了團聚核函數(shù)的推導過程，并數(shù)值求解了團聚動力學方程，得到聲波作用前后顆粒濃度的變化趨勢，即粒徑較小的顆粒濃度降低，粒徑較大的顆粒濃度增加。基于此結果，讓一定數(shù)目的顆粒群在聲波作用前后分