一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，在常規(guī)喇叭口內(nèi)設(shè)置梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，氣流經(jīng)過導(dǎo)流柵格由較窄的截面通道進入寬截面通道，結(jié)合流場的數(shù)值模擬，計算獲得氣流流經(jīng)導(dǎo)流柵格的流場分布，并獲得各個柵格的流量分配，進而獲得每個柵格通道氣流量與平均流量的偏差，根據(jù)該偏差大小增加或減小梯形柵格的入口截面積，再次進行流場的數(shù)值模擬計算，經(jīng)過若干次反復(fù)，可使各個柵格氣體流量接近一致，從而可實現(xiàn)寬截面通道的流場均布。利用本發(fā)明所述一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，可使目標(biāo)截面上的流速偏差縮小到很低的范圍，滿足某些對流場均勻性要求較高的工程場合的需要，該方法具有有效性和可行性。
【專利說明】一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布的方法，涉及能源、環(huán)保、化工等【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)氣流通道截面面積發(fā)生變化時易造成氣流分布不均勻，如除霧器、濕法電除塵器等，當(dāng)煙氣進入除霧器或除塵器時，由于氣流通道截面面積發(fā)生變化，使得氣流流速發(fā)生劇烈的變化，造成喇叭口下游截面氣流分布不均勻。而目前一些新開發(fā)的濕法脫硫除霧器和濕法電除塵器等煙氣凈化設(shè)備對氣流分布的均勻性提出非常高的要求，如迎風(fēng)面流速2m/s?3m/s區(qū)域的截面占整個通道截面的百分比要求達到85%以上，流場的均勻性將顯著影響捕集PM2.5的效率。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)手段，即在喇叭口內(nèi)或喇叭口出口加裝導(dǎo)流板或氣流分布板對喇叭口下游氣流的均勻性進行調(diào)節(jié)，雖然能夠?qū)饬鞯木鶆蛐云鸬揭欢ǖ恼{(diào)節(jié)作用，但不能達到理想的氣流分布效果，無法滿足當(dāng)前一些新開發(fā)的控制PM2.5排放新設(shè)備的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，對氣流分布進行調(diào)節(jié)，以改善氣流分布，使其能滿足高均勻度流場的要求。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，在進氣喇叭口內(nèi)設(shè)有梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格的上部、下部分別與進氣喇叭口入口、進氣喇叭口出口相連接，梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格由橫向隔板與縱向隔板相互垂直交錯而構(gòu)成；
[0006]所述橫向隔板與縱向隔板的高度由喇叭口的高度決定，橫向隔板與縱向隔板的上部與喇叭口入口截面的距離有高度差，設(shè)置高度差的目的是調(diào)節(jié)過程中首先使各橫向隔板(或縱向隔板)間流量一致，當(dāng)各橫向隔板(或縱向隔板)間的氣體流量達到一致后，在調(diào)節(jié)縱向隔板(或橫向隔板)間流量時減小對已經(jīng)調(diào)節(jié)均勻的橫向隔板(或縱向隔板)間流量的影響，所述橫向隔板與縱向隔板的下部分別于與喇叭口出口截面高度保持一致；
[0007]所述橫向隔板間間距與縱向隔板間間距在喇叭口出口截面處保持不變，所述橫向隔板間間距與縱向隔板間間距在喇叭口入口截面處的設(shè)置，根據(jù)實際的氣流均勻性要求，利用流場數(shù)值模擬計算得出的喇叭口出口橫截面的氣流流量分布情況進行反饋調(diào)節(jié)，所述反饋調(diào)節(jié)方法具體如下:
[0008]I)對喇叭口內(nèi)部區(qū)域進行均勻分割。將喇叭口內(nèi)部區(qū)域通過m個縱向隔板均分為m+1個橫向區(qū)域，在m+1個橫向區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置η個橫向隔板，將每個橫向區(qū)域又均分為η+1個縱向區(qū)域；縱向隔板與橫向隔板將喇叭口內(nèi)部區(qū)域均勻分割為(m+l)*(n+l)個梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格。所述m、n的取值為大于等于2的整數(shù)。同時喇叭口入口截面與出口截面也被均分為m+1條橫向區(qū)域，且各橫向區(qū)域又被均分為η+1個縱向區(qū)域，共計(m+1)*(η+1)塊區(qū)域。所述橫向與縱向隔板數(shù)量或梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格的數(shù)目的設(shè)定，是根據(jù)對流場均勻性的要求來確定的，其數(shù)目越多，可實現(xiàn)的均勻性越高。
[0009]2)對喇叭口出口截面流量分布進行統(tǒng)計。氣流經(jīng)過由縱向隔板和橫向隔板垂直交錯構(gòu)成的梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，由較窄的截面通道進入寬截面通道，利用流場的數(shù)值模擬，計算獲得氣流流經(jīng)導(dǎo)流柵格的流場分布，并獲得各個柵格的流量分配，得出喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)塊小區(qū)域的流量分布和平均流速；
[0010]3)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面處m+1條橫向區(qū)域的面積。根據(jù)2)中喇叭口出口截面各小區(qū)域的流量分布情況，分別統(tǒng)計喇叭口出口截面的m+1條橫向區(qū)域的流量值和平均流量，進而獲得每條橫向區(qū)域的氣流量與平均流量的偏差，如果某條橫向區(qū)域的流量大于平均流量，則減小該橫向區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積，反之，則增大其所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積。喇叭口入口截面m+1條橫向區(qū)域的面積的調(diào)節(jié)，是通過改變m個縱向隔板的上部的位置來實現(xiàn)的。反復(fù)此過程若干次，直到喇叭口出口截面各橫向區(qū)域的流量分布趨于均勻一致，并固定好縱向隔板的位置；
[0011]4)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面(m+l)*(n+l)塊小區(qū)域的面積。再次對喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)塊小區(qū)域的流量分布進行統(tǒng)計，進而獲得每個區(qū)域氣流量與平均流量的偏差，如果某個小區(qū)域的流量小于平均流量，則增大該區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積，反之，則減小其所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積。其中，喇叭口入口截面各塊區(qū)域面積的調(diào)節(jié)，是通過改變各條橫向區(qū)域內(nèi)的η個橫向隔板的上部位置，同時保持各縱向隔板位置不變來實現(xiàn)的。反復(fù)此過程若干次，最終可使各個柵格氣流量接近一致。
[0012]作為優(yōu)選，所述橫向隔板與縱向隔板的上部與喇叭口入口截面的距離具體高度差值可根據(jù)喇叭口的尺寸大小確定，如取1/20至1/10喇叭口高度。
[0013]作為優(yōu)選，在I)中，將9個縱向隔板的上部、下部分別對應(yīng)喇叭口進口、出口的9條等分線，從而將喇叭口內(nèi)部區(qū)域在橫向上均分為10個區(qū)域，將各橫向區(qū)域中分別設(shè)置5個橫向隔板，將其上部、下部分別對應(yīng)喇叭口進口、出口的各橫向區(qū)域內(nèi)的5條等分線，從而將每個橫向區(qū)域均分為6個縱向區(qū)域。
[0014]有益效果:本發(fā)明利用計算機模擬技術(shù)，可使目標(biāo)截面上的流速偏差縮小到很低的范圍，因此具有有效性和可行性，能夠方便有效的滿足某些對于氣流分布均勻性有著較高要求的設(shè)備的應(yīng)用，從而使是現(xiàn)有技術(shù)得到進一步的發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明喇叭口及其內(nèi)部的梯形蜂巢導(dǎo)流格柵整體結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為本發(fā)明橫向隔板與縱向隔板局部結(jié)構(gòu)圖。
[0017]其中:1、進氣喇叭口 ；2、進氣喇叭口入口 ；3、進氣喇叭口出口 ；4、梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格；401、橫向隔板；402、縱向隔板
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0019]參見圖1，本發(fā)明的一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，設(shè)有進氣喇叭口 1、進氣喇叭口入口 2、進氣喇叭口出口 3、梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格4。
[0020]所述梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格4設(shè)在進氣喇叭口 I內(nèi)部，所述梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格4的上部、下部分別與進氣喇叭口入口 2、進氣喇叭口出口 3相連接。
[0021]參見圖2，梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格由橫向隔板401與縱向隔板402相互垂直交錯而構(gòu)成。縱向隔板402將喇叭口內(nèi)部區(qū)域在橫向上分割為若干區(qū)域，橫向隔板401又分別將各橫向區(qū)域在縱向上分割為若干區(qū)域。
[0022]所述橫向隔板401與縱向隔板402的高度不同，其到喇叭口入口截面的距離可以調(diào)節(jié)，其高度差值可根據(jù)喇叭口的尺寸大小確定，如取1/20至1/10喇叭口高度。所述橫向隔板間間距與縱向隔板間間距在喇叭口出口截面處保持不變，所述橫向隔板間間距與縱向隔板間間距在喇叭口入口截面處的設(shè)置，根據(jù)實際的氣流均勻性要求，利用流場數(shù)值模擬計算得出的喇叭口出口橫截面的氣流流量分布進行調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)方法具體如下:
[0023]I)對喇叭口內(nèi)部區(qū)域進行均勻分割。將喇叭口內(nèi)部區(qū)域通過9個縱向隔板均分成10個橫向區(qū)域，在10個橫向區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置5個橫向隔板，將每個橫向區(qū)域又均分成6個縱向區(qū)域；縱向隔板與橫向隔板將喇叭口內(nèi)部區(qū)域均勻分割為60個梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格。同時喇叭口入口截面與出口截面也被均分為10條橫向區(qū)域，且各橫向區(qū)域又被均分為6個縱向區(qū)域，共計60塊區(qū)域。
[0024]2)對喇叭口出口截面流量分布進行統(tǒng)計。氣流經(jīng)過由縱向隔板和橫向隔板垂直交錯構(gòu)成的梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，由較窄的截面通道進入寬截面通道，利用流場的數(shù)值模擬，計算獲得氣流流經(jīng)導(dǎo)流柵格的流場分布，并獲得各個柵格的流量分配，得出喇叭口出口截面60塊小區(qū)域的流量分布和平均流速；
[0025]3)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面處10條橫向區(qū)域的面積。根據(jù)2)中喇叭口出口截面各小區(qū)域的流量分布情況，分別統(tǒng)計出喇叭口出口截面的10條橫向區(qū)域的流量值和平均流量，進而獲得每條橫向區(qū)域的氣流量與平均流量的偏差，如果某條橫向區(qū)域的流量大于平均流量，則減小該橫向區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積，反之，則增大其所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積。喇叭口入口截面10條橫向區(qū)域的面積的調(diào)節(jié)，是通過改變9個縱向隔板的上部的位置來實現(xiàn)的。反復(fù)此過程若干次，直到喇叭口出口截面各橫向區(qū)域的流量分布趨于均勻一致，并固定好縱向隔板的位置；
[0026]4)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面60塊小區(qū)域的面積。再次對喇叭口出口截面60塊小區(qū)域的流量分布進行統(tǒng)計，進而獲得每個區(qū)域氣流量與平均流量的偏差，如果某個小區(qū)域的流量小于平均流量，則增大該區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積，反之，則減小其所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積。其中，喇叭口入口截面各塊區(qū)域面積的調(diào)節(jié)，是通過改變各條橫向區(qū)域內(nèi)的5個橫向隔板上部的位置，同時保持各縱向隔板位置不變來實現(xiàn)的。反復(fù)此過程若干次，最終可使各個柵格氣體流量接近一致，從而可實現(xiàn)喇叭口出口截面的流場均布。
[0027]應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明所述一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，可使目標(biāo)截面上的流速偏差縮小到很低的范圍，因此具有有效性和可行性。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，其特征在于:在進氣喇叭口內(nèi)設(shè)有梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格的上部、下部分別與進氣喇叭口入口、進氣喇叭口出口相連接，梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格由橫向隔板與縱向隔板相互垂直交錯而構(gòu)成； 所述橫向隔板與縱向隔板的高度由喇叭口的高度決定，橫向隔板與縱向隔板的上部到喇叭口入口截面的距離有高度差，所述橫向隔板與縱向隔板的下部分別于與喇叭口出口截面高度保持一致； 所述橫向隔板間間距與縱向隔板間間距在喇叭口出口截面處保持不變； 所述橫向隔板間距與縱向隔板間距在喇叭口入口截面處的設(shè)置，則根據(jù)實際的氣流均勻性要求，利用流場數(shù)值模擬計算得出的喇叭口出口橫截面的氣流流量分布情況，對喇叭口入口橫截面各區(qū)域的面積進行反饋調(diào)節(jié)，所述反饋調(diào)節(jié)方法具體如下: 1)對喇叭口內(nèi)部區(qū)域進行均勻分割:將喇叭口內(nèi)部區(qū)域通過m個縱向隔板均分為m+1個橫向區(qū)域，通過在m+1個橫向區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置η個橫向隔板，將每個橫向區(qū)域均分為η+1個縱向區(qū)域，縱向隔板與橫向隔板將喇叭口內(nèi)部區(qū)域均勻分割為(m+l)*(n+l)個梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格；所述m、η的取值為大于等于2的整數(shù)；同時喇叭口入口截面與出口截面也被均分為m+1條橫向區(qū)域，且各橫向區(qū)域又被均分為η+1個縱向區(qū)域，共計(m+l)*(n+l)塊區(qū)域；所述橫向與縱向隔板數(shù)量或梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格的數(shù)目的設(shè)定，是根據(jù)對流場均勻性的要求來確定的，其數(shù)目越多，可實現(xiàn)的均勻性越高； 2)對喇叭口出口截面的流量分布進行統(tǒng)計:氣流經(jīng)過由縱向隔板和橫向隔板垂直交錯構(gòu)成的梯形蜂巢結(jié)構(gòu)導(dǎo)流柵格，由喇叭口入口窄截面通道進入喇叭口出口寬截面通道，利用流場的數(shù)值模擬，計算獲得氣流流經(jīng)導(dǎo)流柵格的流場分布，并獲得各個柵格的流量分配，得出喇叭口出口截面(m+l)*(n+l)塊小區(qū)域的流量分布和平均流速； 3)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面處m+1條橫向區(qū)域的面積:根據(jù)2)中喇叭口出口截面各小區(qū)域的流量分布情況，分別統(tǒng)計喇叭口出口截面的m+1條橫向區(qū)域的流量值和平均流量，進而獲得每條橫向區(qū)域的氣流量與平均流量的偏差，如果某條橫向區(qū)域的流量大于平均流量，則減小該橫向區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積，反之，則增大其所對應(yīng)的喇叭口入口截面橫向區(qū)域的面積；喇叭口入口截面m+1條橫向區(qū)域的面積的調(diào)節(jié)，是通過調(diào)節(jié)m個縱向隔板的上部的位置來實現(xiàn)的；反復(fù)此過程若干次，直到喇叭口出口截面各條橫向區(qū)域的流量分布趨于均勻一致，并固定好縱向隔板的位置； 4)調(diào)節(jié)喇叭口入口截面(m+l)*(n+l)塊小區(qū)域的面積:再次對喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)塊小區(qū)域的流量分布進行統(tǒng)計，進而獲得每個區(qū)域氣流量與平均流量的偏差，如果某個小區(qū)域的流量小于平均流量，則增大該區(qū)域所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積，反之，則減小其所對應(yīng)的喇叭口入口截面區(qū)域的面積；其中，喇叭口入口截面各塊區(qū)域面積的調(diào)節(jié)，是通過調(diào)節(jié)各條橫向區(qū)域內(nèi)的η個橫向隔板的上部的位置，同時保持各縱向隔板位置不變來實現(xiàn)的；反復(fù)此過程若干次，最終可使各個柵格氣體流量接近一致，從而可實現(xiàn)喇叭口出口寬截面通道的流場均布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，其特征在于:所述橫向隔板的上部與縱向隔板的上部到喇叭口入口截面的距離有高度差，具體高度差值根據(jù)喇叭口的尺寸大 小確定，高度差值取1/20至1/10喇叭口高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于流場數(shù)值計算的氣流均布方法，其特征在于:在步驟I)中，將9個縱向隔板的上部、下部分別對應(yīng)喇叭口進口、出口的9條等分線，從而將喇叭口內(nèi)部區(qū)域在橫向上均分為10個區(qū)域，將各橫向區(qū)域中分別設(shè)置5個橫向隔板，將其上部、下部分別對應(yīng)喇叭口進口、出口的各橫向區(qū)域內(nèi)的5條等分線，從而將每個橫向區(qū)域均分 為6個縱向區(qū)域。
【文檔編號】G06F19/00GK103914614SQ201410095185
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】袁竹林, 郝雅潔, 官蕾 申請人:東南大學(xué)