唐婵，张靖周



含微小颗粒气流横掠圆管束表面的沉积特性

唐婵1, 2，张靖周3

(1. 南京航空航天大学 能源与动力学院，江苏 南京，210016；2. 南京工程学院 能源与动力工程学院，江苏 南京，211167；3. 南京航空航天大学 江苏省航空动力系统重点实验室，江苏 南京，210016)

基于欧拉−拉格朗日粒子追踪模型和干燥粒子的沉积机制，采用Fluent-CFD软件和自编微粒沉积用户程序对含微小颗粒的气流横掠3×3阵列圆管束表面的粒子沉积特性进行数值研究。研究结果表明：随着粒径或进气气流速度增加，颗粒在管束表面的碰撞率增加，但黏附率降低；管排方式对小粒径颗粒影响较小，对大粒径颗粒影响较大；当粒子直径达到某一值后，尽管对壁面的碰撞能力加剧，但几乎不形成沉积。

飞灰颗粒；气−固两相流动；管束；沉积模型；数值模拟

工业余热资源的高效利用是国内外广泛关注的问题，其中烟气余热量大，温度分布范围及其分布广。工业用换热器在这样的环境中运行往往面临着表面的飞灰颗粒沉积问题。飞灰颗粒沉积在换热器管壁上将导致换热器性能恶化，严重影响换热器的换热效能甚至危害动力装置的运行可靠性[1−2]。飞灰颗粒的扩散和沉积与成灰物质的赋存形态、积灰局部区域工况条件密切相关。众多研究人员从力学、动量和能量等方面揭示了飞灰颗粒与壁面之间相互作用机理[3−4]，提出了多种描述颗粒与壁面撞击形成的黏附、反弹和散射等物理模型，并建立了相应的粒子沉积模型，其中，Soltani等[3]提出的基于粒子临界速度的沉积模型被众多研究者采用并加以发展[5−6]，该模型可以体现出粒子沉积过程中黏附、反弹和剥离机制。……