何鸿展,宋翀芳,潘武轩,雷勇刚



基于CFD的防风抑尘网非均匀孔隙率的优化研究

何鸿展,宋翀芳*,潘武轩,

(太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024)

孔隙率是影响抑尘网防护效果的最主要因素,不同孔隙率抑尘网对料堆表面的显著作用区域不同,高孔隙率(³0.3)网后料堆中下部扬尘得到明显抑制,低孔隙率(<0.3)网的抑尘作用则于料堆上部突显.基于均匀孔隙率的抑尘区域提出不同孔隙率组合的非均匀抑尘网,选取6种典型非均匀工况,应用Fluent6.3对网和料堆周围流场进行数值模拟,结果显示:网下部孔隙率(L)相同,上部孔隙率(H)由0增至0.1时,网后气流扰动减弱,基于湍流结构和料堆受力判定H取0.1较好;网上部孔隙率(H)相同,下部孔隙率(L)由0.3增至0.6时,紧贴料堆表面风速随L增大而增大,L为0.3时最优.比较非均匀抑尘网最佳工况(H=0.1/L=0.3)与均匀网(=0.1和=0.3)的料堆表面受力显示:H=0.1/L=0.3非均匀网可使起尘量最大的迎风面的各个区域剪切力均显著减小,中下部比=0.1时减小85.2%,上部比=0.3时减小84.3%,料堆表面剪切力总和的减少量可达均匀网时的50%左右.

防风抑尘网；非均匀孔隙率；数值模拟；剪切力

多个城市PM2.5和PM10的源解析表明,扬尘已成为大气颗粒物的主要来源[1-4].控制大型堆场和港口的露天扬尘是环境治理的重要工作,营建防风抑尘网作为削减扬尘的有效措施,已成功应用在实际工作中[5-8].

国内外学者在优化抑尘网防护系统的研究领域得出了许多重要的结论[9-13],普遍认为孔隙率是影响抑尘网防护性能的最主要因素[14-17]宣捷[18]等通过风洞实验,分析抑尘网周围空气流场和料堆起尘特性,得出抑尘网的抑尘效果取决于网的孔隙率;Subhas等[19]以脉动压力、平均流速和表面平均压力分布为表征,分析了不同孔隙率时抑尘网上部空气的分离状态,发现气流流动的平均压力对孔隙率具有强烈的敏感性; Lee等[20]验证了数值模拟结果与风洞实验数据的一致性,指出孔隙率在0.3~0.5范围内能有效削减湍流动能和料堆表面平均压力;林官明等[21]应用子波分析研究了孔隙率为0.4的抑尘网后的湍流信号,发现抑尘网在降低风速的同时也降低了涡旋发生的频率;Dong[22]将网后流场划分为7个典型区域,讨论了孔……