基于FLUENT的炼钢电炉车间粉尘控制措施优化*

为降低炼钢电炉车间粉尘对作业人员的危害,通过对某钢铁厂电炉车间实际情况为研究背景,利用现场调研与数值模拟对炼钢电炉车间的粉尘空间分布以及粒子运动规律进行分析。在采用FLUENT粒子流场综合计算的理论基础上,利用DPM颗粒运动轨道中的离散运动模型,加载粒子相,并综合计算两相流,最终得到粒子的运动规律。通过分析逃逸扩散粉尘在不同空间分布中的情况以及扩散粉尘颗粒物逃逸率的情况,综合分析对车间环境造成的影响。结果表明:粉尘粒径越小,对气流的跟随性越好,排风口对粉尘的捕集效果越差;集气罩的安装位置距离污染源越近捕集效果越好;集气罩的尺寸越大对粉尘的捕集效果越好。     

常用局部排风罩设计要求

局部排风罩在除尘排毒系统中起着非常重要的作用,其性能对局部排风系统的技术经济效果具有很大的影响。如果设计合理,用较小的排风量即可获得最佳的控制效果,可将发生源产生的有害物吸入罩内,达到高效的捕集效率,确保工作场所有害物浓度符合国家职业接触值限的要求;反之,用很大的排风量也达不到预期的目的。     

旋转风幕流场的数值模拟及实验研究

基于流体力学中空气射流理论,建立气幕旋风排风罩流场的三维数学模型。影响气幕旋风排风罩效果的因素很多,主要包括:射流气动参数、吹吸气动参数以及流动空间的边界条件和装置结构等。针对不同送风速度、不同送风角度下两种情况进行分析,并利用FLUENT计算动力学软件对这两种情况下气幕旋风排风罩的流场进行了数值模拟,经过比较确定出最佳效果时的参数,并利用示综烟雾进行了实验。结果表明:所建立的气幕旋风排风罩流场的数学模型完全正确,所确定的最佳效果时的参数和实际情况基本一致,可用于工程实际。     

旋幕式排风罩收集电焊烟尘的数值模拟

为解决电焊烟尘气流无组织排放对焊工健康和环境造成的严重影响,得出旋幕式排风罩的最佳设计参数及气流组织形式,选择GAMBIT软件建立排风罩的物理模型并进行网格划分,选用雷诺平均N-S方程(RANS)、Realizableκ-ε湍流模型及DPM离散相模型,利用Fluent计算流体力学软件对旋幕式排风罩捕集效率的相关参数进行模拟计算。结果表明:旋幕式排风罩能有效控制电焊烟尘气流的扩散;喷口角度对涡流产生的大小、位置和强度影响最大;最佳设计参数为有效吸程1. 5 m,喷口角度80°,喷口宽度14 mm;在该设计参数条件下,当罩面吸口风速为0. 3 m/s、喷口风速为1. 1m/s时,捕集效率达到最高,为98. 28%。     

障碍物对吹吸式通风系统空气动力学特性的影响研究

采用计算机数值模拟软件Fluent6.3.26,对障碍物对吹吸式通风系统流场的回流区以及捕集效率的影响进行了分析。研究表明,回流区随着障碍物迎风面面积的增加而增加,并得出回流区长度与迎风面面积的关系式;当障碍物长、宽或高小于吹风口宽度的1.3倍时,障碍物对吹吸式通风系统的捕集效率影响不大,吹吸流场仍具有良好的控制能力。研究结果为吹吸式通风系统中污染源的放置以及操作工人的位置提供了参考依据。     

工业厂房自然通风的数值模拟及结构改进

采用计算流体动力学(CFD)技术(方法)对某钢铁厂房的自然通风过程进行数值模拟研究。采用Realizable k-ε湍流模型及DO辐射模型对该工业厂房的流场和温度场进行了数值计算,其计算结果与文献中实验值的对比吻合很好。在该基础上,进一步对热源分布和进风口、天窗排风口结构对自然通风效果的影响做了计算,结果表明:适当的减小排风口高度以及缩短生产线热源的间距等能够在一定程度上改善自然通风的效果。研究成果为工业厂房自然通风系统的设计提供了理论参考依据。     

Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究

为了更好的研究Y型通风系统下的采空区的瓦斯流动和涌出规律,针对综放面Y型通风系统特点,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并将其应用于15120高瓦斯综采工作面的Y型通风系统中,根据现场的实际情况建立对应的CFD模型,得出Y型通风系统下采空区瓦斯流动及分布规律,数值模拟结果与现场大量观测数据相吻合,为瓦斯治理和通风系统优化提供理论依据。研究表明,采用Y型通风系统可消除采空区向上隅角的集中漏风,从而有效解决了U型通风上隅角瓦斯积聚和回风巷中的瓦斯。     

炉盖排风罩在精炼炉除尘系统中的应用

介绍了炉盖排风罩在涟钢一炼钢厂 2× 30t钢包精炼炉除尘系统中的应用 ,并将其与传统的炉内捕集式炉盖进行分析比较 ,说明其优越性和推广价值。由于该项技术的使用 ,涟钢一炼钢厂精炼炉除尘系统从根本上解决了环保与生产之间的矛盾 ,运行结果表明 ,各项技术指标均可达到国家标准     

高炉出铁场除尘及Fluent应用研究

高炉出铁时散发的烟尘是钢铁厂主要污染源之一,铁口部位是出铁场除尘的关键点和难点.详细介绍了高炉出铁场烟尘的特点、除尘罩及除尘罩的设置要求,以及大型高炉出铁场铁口烟尘的3种主要捕集方式及各自的技术特点和发展趋势.建立了除尘罩流场模型并确立了边界条件,应用Fluent软件模拟不同罩口速度即除尘风量下除尘罩的温度场,并依此比...     

轴入式旋风子气粒分离特性的数值模拟与试验

对轴入式旋风子通过数值模拟和试验测试分析其阻力性能与效率性能.将气体相作为连续介质,采用κ-ε湍流模型,对流场进行数值模拟;将颗粒相作为离散体系,采用随机轨道模型,根据已算出的流场来计算颗粒轨道,分析其阻力与效率性能.计算时选用不同粒径的颗粒相进行模拟,从而得到不同工况下的阻力性能与效率性能.试验测试时,通过改变风速,测定不同风速下多管旋风的阻力损失以及额定流量下的除尘效率.并对模拟结果与试验作比较分析,阐明了利用数值模拟在工程设计实施前或产品生产(改造)前预测方案的实际效果与产品性能的可行性.     

有风条件下剧院火灾自然排烟效果分析

为研究某剧院休息厅的自然排烟效果的问题,根据建筑特征设计6个火灾场景。运用理论计算和数值模拟的方法,分别研究不同开窗位置、开窗面积以及环境风速对火灾时的热流场和烟气蔓延的影响。结果表明：不同开窗位置达到临界值的时间为顶窗〉东西立面侧窗〉北立面侧窗;有风条件下3.5%的开窗面积的排烟效果和无风时6%的开窗面积的排烟效果相当。结论是考虑当地环境风速,选择顶部5%和东西侧3.5%开窗方式,增强该剧院的自然排烟效果。     

基于动态实验的玻璃钢原油管道结垢规律研究

为了研究玻璃钢管道在原油输送过程中的结垢问题,通过搅拌实验的方法对玻璃钢管道内的结垢情况进行了模拟实验,并运用Origin8.0绘图软件拟合得到了基于油品温度、流量以及流动距离的玻璃钢管道原油输送结垢计算公式;采用VB6.0编程语言,对所研究的内容及公式进行编程,通过与新疆HK玻璃钢管线现场清管运行参数对比,对结垢计算公式进行了修正。结果表明:由该程序计算所得玻璃钢管线结垢量情况以及不同位置在不同流量下的结构速率与实验结果吻合,因此,所编程序计算结果能够有效地为玻璃钢管线现场清管周期的确定提供理论依据。     

爆炸冲击波在建筑群中传播规律的数值模拟研究

为了研究建筑群的布局特性对爆炸冲击波传播的干扰作用及爆炸对周围环境的影响,笔者基于任意拉格朗日多物质流固耦合算法,对空气采用ALE网格,爆轰产物采用JWL状态方程,利用LS-DYNA程序对TNT理想爆炸源的爆炸进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,得出了数值模拟方法可行的结论。在该基础上,以一个建筑小区为例,对其遭受爆炸后的响应作了进一步模拟研究。结果表明,建筑物的密度和布局方式对爆炸场的数值与形态都有敏感作用,因此,在城市规划建筑布局阶段,应考虑建筑密度和布局对爆炸冲击波的影响。     

隧道盾构施工下穿地铁车站出入口安全影响分析

基于有限单元法的Ansys软件,对某隧道盾构施工近距离下穿既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析,得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;提出结构安全评价新指标(斜率和曲率)并结合水平位移、竖直位移和差异沉降等指标对车站结构变形的安全性进行了分析,其评估结果与现场监测结果作对比分析,非常吻合。说明该评价指标有效、操作过程可行且结果可信,从而可利用其为类似工程的设计与施工、相关软件计算结果的使用以及结构安全评估提供依据和支持。     

火灾下钢管混凝土柱的耐火极限有限元分析

为研究将轻骨料混凝土作为防火保护层对钢管混凝土柱耐火极限的影响以及保护层厚度实用计算方法,采用有限元方法确定高温下钢管混凝土柱的温度场,通过ABAQUS有限元软件建立钢管混凝土柱的耐火极限模型,分析各参数对构件耐火极限的影响程度,基于数值模拟计算结果,给出在火灾下钢管混凝土柱在工程常用范围内的抗火实用计算公式,将计算结...     

抽出式通风矿井外部漏风率的正确测算法

详细分析了煤矿长期以来沿用的 ,基于理想气体风流连续性方程的近似方法计算矿井外部漏风率所带来的缺陷。以热力学基本原理为依据 ,将回风井看作是矿井通风系统中的一条特殊巷道 ,指出其风流中的空气不能看作理想气体 ,推导出了测算矿井外部漏风率的正确方法。并以实测数据为例 ,运用MATALAB方法求得了矿井外部漏风率的精确解 ,给出了传统近似方法的误差 ,指出了在有较深回风井的矿井通风系统中 ,运用正确方法测算其外部漏风率的重要性。笔者介绍的矿井外部漏风率的精确测算方法 ,可在采用抽出式机械通风的矿井推广应用。     

隧道盾构下穿车站出入口数值仿真对比研究

运用基于有限单元法的Ansys软件和基于有限差分法的Flac3D软件作为基本工具,选用满足Drucker-Prager(D-P)屈服准则和Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则的材料弹塑性模型,对某隧道盾构下穿近距离既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析;得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;将所得计算数值与实测数据进行对比研究,其结果相当吻合;同时对不同软件及不同屈服准则的选用所引起的计算结果的差异进行分析比较,所得规律可为类似工程的设计与施工以及相关软件计算结果的使用提供依据和支持。     

基于数值模拟的槽边射流吹吸罩控制面与控制风速研究

槽边射流吹吸罩已广泛应用,但以射流理论为基础的计算方法多通过经验确定关键控制参数,并进行设计和应用,忽略了一些因素对吹吸流场的影响,难以准确确定槽边射流吹吸罩控制面板位置和控制污染物所需最小风速的要求。因此,以苏联巴杜林的射流末端速度法为例,利用计算机流体力学计算技术,对不同送排风速情况下三维槽边射流吹吸罩的流场分布和毒物控制效果进行模拟分析,确定槽边射流吹吸罩控制面位于0.6～0.8 L的位置,一般取0.65 L的位置,为防止污染物扩散,控制面的风速不宜小于1.28 m/s。