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露天料场防风抑尘网作用效果数值模拟研究

发布时间:2015/11/14 技术施工 标签防风抑尘网浏览次数:2181

摘要:对某露天料场在常年主导风速的情况下,数值模拟分析了其在有无防风抑尘网及不同网高条件下的工况。结果表明,防风抑尘网对风流导致的粉尘扩散有良好的控制作用,在网高约为料堆高度1.1~1.3倍时,综合效果最佳。

工业企业的开放性露天堆场在干燥多风季节所引发的环境问题十分严重。露天料场中堆放的原料在风速较大时容易被吹散到空气中,造成原料浪费的同时也对下游环境带来比较严重的粉尘污染。传统的表面覆盖和喷淋的方法虽然在一定程度上都解决了堆料场的扬尘问题,但是这两种方法都需要多次操作,对不同的堆料需要完全重新操作一次,需要反复投入人力和物力,而且表面喷淋方法在低温时还存在被冻结的隐患。防风抑尘网技术是一种全新的思路,在露天堆料场周围建立由穿孔网板结构构成的一面或者一圈防风抑尘网,网体具有符合流体力学性能的结构和形状,可以有效地降低来流的流速和湍流度,削弱来流的动能,从而降低气流达到堆料表面时的速度,达到挡风抑尘的效果。

本文在对某露天料场进行实地考察的基础上,从三维模拟出发,探索了防风抑尘墙在不同的几何因子及自然风速条件下其前后流场及粉尘浓度的变化规律,为合理利用防风抑尘墙进行粉尘治理提供依据。

1数学物理模型
1.1数学模型
本文在误差允许的范围内,根据实际情况,将计算模型中的一些情况作了适当的简化:
(1)大气为干燥均质气体,不考虑液气交换、太阳辐射的影响。
(2)在实际工作条件下,大气状况对料场空间流场的影响是缓慢而且连续的,本模型忽略气流不时的振荡对流场的影响,令气流流动满足布辛聂斯克假设。
(3)挡风墙所影响的流场在近地面层,忽略柯式力的影响。在本模拟过程中,采用了欧拉一拉格朗日模型,将流体视作连续介质,而将固粒视作离散介质,即对流体相用欧拉方法描述,对固粒相用拉格朗日方法描述,跟踪固粒在各种力作用下的运动轨迹和其他
参量。

1.2物理模型建立
在物理模型建立过程中,选取了两个间距为20米的料堆,料堆高15m,截面为梯形,在其顺风前侧20米处设置了防风抑尘网,省去了料场周边对其流场不产生影响的建筑物,并且对流体的计算区域在保证流动充分发展的条件下进行了适当的扩大。整个计算区域为长×高×宽1300×150×250(m)。
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2.1计算模型
采用FLUENT6.2商业软件作为计算平台,采用了稳态情况下的分离求解器,分别用二阶迎风格式求解时均N—S方程、连续性方程,对固体离散相采用了DPM模型,速度场和压力场的耦合计算采用改进的SIMPLE算法。

2.2边界条件
进口速度条件:对于人口的选择为速度入口后,根据本地的大气边界层条件,编译了自定义函数。
防风抑尘网设置:采用了多孔跳跃模型(Porous—Jump),多孔跳跃模型是多孔介质(PorousMedia)模块的一维简化,被用于模拟具有己知速度和压降特征的薄层区域。多孔介质模型被应用在体区域,而多~Lg:k跃则适应于面区域】,在本模拟中对其设置了开孔率为0.4的多孔介质参数。

3结果分析
本文在防风抑尘网开孔率为0.4、V。。=4rrds的条件下,选择了物理模型中z=125m的中轴面进行效果比较:
3.1有无防风抑尘网模拟结果分析(见图2、图3、图4)
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图2有无网时压力分布图

4结论
本文通过数值模拟及分析得到以下结论:
(1)防风抑尘网在对自然风流导致的料堆粉尘扩散有十分明显的控制作用,网后形成负压、低流速的空气动力阴影区是影响粉尘控制效果的主
要因素。

(2)防风抑尘网的几何因子对其作用效果有较大的影响,在一定风速下,防风网的抑尘作用效果先是随着网高的增加而增强,到达一定数值之后变化不再明显,网高为料堆高度1.1~1.3倍左右时,能达到最佳的经济效益比。

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王经理

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