旋风屏蔽抽吸装置的三维流场数值模拟

"环形旋转射流屏蔽抽吸流场的数值模拟 (2006年)，旋风屏蔽抽吸装置，流体动力学理论，数学模型，数值计算方法，边界条件，网格划分，Fluent模拟，旋转射流，数值模拟，Realizable k-ε模型，控制抽吸" 本文是2006年中国矿业大学机电工程学院的研究成果，主要探讨了旋风屏蔽抽吸装置在控制有害物质扩散方面的应用。该装置利用流体动力学原理，通过环形旋转射流来有效地控制漂移有害物，特别是对近壁污染源的控制效果显著。 研究中，作者张景松、闫小康、王凯和杨春敏首先基于流体动力学理论建立了一个数学模型，该模型旨在描述在旋风屏蔽作用下的抽吸流场。他们发展了一种针对这种复杂流场的数值计算方法，这种方法能够处理旋转与回流并存的三维流场问题。为了实现这一目标，研究人员对相应的边界条件进行了深入分析，并成功地进行了网格划分，这是进行数值模拟的关键步骤。 接下来，研究团队运用商业软件Fluent进行了数值模拟计算。Fluent是一款广泛应用于流体力学领域的专业软件，它能精确模拟各种流动现象。通过该软件，研究人员模拟了环形旋转射流产生的流场形态，并将其与实验结果进行了比较。结果显示，计算得到的流场形态与实验观测基本一致，各个参数的变化趋势与测量值吻合，这验证了所建立的数学模型和数值计算方法的准确性。 关键词“旋转射流”指的是一种特殊的流动形式，其中射流呈旋转状态，这种旋转可以增强抽吸效果，有助于捕获和控制有害物质。“数值模拟”是借助计算机技术，通过对物理过程进行数学建模和数值计算，来预测和分析实际问题的方法。“Realizable k-ε模型”是一种湍流模型，用于描述湍流流动中的能量耗散，适用于模拟复杂的工业流动问题。“控制抽吸”则指的是通过特定设计的抽吸装置来有针对性地控制和减少有害物质的扩散。 这项研究为理解和优化旋风屏蔽抽吸装置提供了理论基础和技术手段，对于环境保护和工业生产中的污染控制具有重要意义。通过数值模拟，不仅可以节省实验成本，还能更深入地理解复杂流场的行为，为未来类似装置的设计和改进提供了科学依据。