张丽丽 张彦婷 张军强 啜广毅

摘要： 文章对除尘器内气流均布板的数值模拟方法进行研究，利用三种不同的模拟方法进行计算，对计算结果的准确性进行分析，研究“多孔跳跃”模型的应用条件，为今后的模拟提供计算依据。

关键词： 数值模拟;气流均布板;除尘器;多孔跳跃

中图分类号： X701    文献标识码： A    文章编号： 1672-9129（2018）09-0065-01

Abstract：  this paper studies the numerical simulation method of the uniform distribution plate of the air flow in the dust collector， uses three different simulation methods to calculate， analyzes the accuracy of the calculation results， and studies the application conditions of the "porous jump" model. It provides the basis for future simulation.

Key words：   numerical simulation;Air flow uniform plate;Duster;Porous jump

引言：随着CFD软件的普及，除尘设备中越来越多的工程设计采用CFD商业软件来进行气流分布方案的模拟和设计[1]。

无论是电除尘器还是布袋除尘器，气流分布直接影响除尘效率，因此，良好的气流分布方案非常重要[2]。在模拟中，通常对实际尺寸的除尘器进行建模，为便于计算，对内部装置进行简化，本文通过对气流均布板的一种形式——孔板进行分析研究，得出不同模拟方法的计算结果的准确性存在较大差异。

1 气流分布板简介

气流均布板很常见，形式多样，目前孔板和格栅板居多。在通常的模拟中，为简化计算，提高设计效率，一般将气流均布板设置为“多空跳跃”[3]，但是这种假设是否合理？特别是同一面上具有不同开孔率的情况下。

以布袋除尘器为例，通常在进口烟箱（变径）设置两层气流分布板（采用孔板），下图为本次模拟的研究对象，第一层孔板的开孔率不一致，详见图2，第二层气流均布板的开孔率为50%。

2 气流分布板的模拟方式

采用三种模拟方式进行建模：

（1）原尺寸1：1建模

（2）保持孔隙率不变，为了便于计算采用2倍孔径代替原开孔尺寸。

（2）孔板设置为多孔跳跃模型

以Z为观察面，在布袋区上游，气流经过第一层、第二层气流均布板后，进入布袋区。通常用Z面的速度分布作为气流均布装置是否合理的判据。

3 模拟结果分析

模拟结果如下：

由图可见，在原尺寸建模的模拟结果显示，底部风速略大，中间（布袋区）风速略低避免布袋破损，符合设计要求;二倍孔径时，速度分布图略有变形，中间的低速区缩小，底部的高风速区变大，但是整体趋势与图（1）是一致的;而当孔板设置为“多空跳跃”模型的时候，速度分布图严重变形，中间的低速区转变为高速区，而底部的高速区转变为低速区，影响了计算结果的准确性。

可以看出，当孔板具有不同开孔率的时候，如果计算机能力满足，尽量避免设置为“多空跳跃”，采用原尺寸建模或者在保持开孔率的前提下放大孔径以减少网格数量的方法，能够保证数值模拟的准确度。因为，多空跳跃是通过设定阻力来实现对孔板的模拟，能够计算出不同开孔率下不同阻力面对气流方向的影响，却不能模拟出孔（圆孔或其他形状）对改变气流运动状态和运动轨迹的影响。对于不同开孔率的气流均布板的模拟来说，模拟气流的实际运动轨迹整个模拟过程中的关键。

4 结论

在气流分布板的模拟中，同一断面内存在不同的开孔率时，在数值模拟时，为保证流场模拟的准确性，建议原尺寸建模;如果对计算的准确度要求不高，计算机运算能力有限，可以用“多孔跳跃”模型代替;同一断面内的开孔率一致时，为提高计算效率，气流均布板可以简化为“多孔跳跃”模型进行计算。

参考文献：

[1]温祖文， 田蒙奎. 无机陶瓷膜除尘器内部流场的数值模拟[J]. 环境科学与技术， 2018， 3（41）： 193-197.

[2]楊燕珍， 温发林. 袋式除尘器流场气流均匀性的数值模拟[J]. 装备制造技术， 2013， 9： 17-18.

[3]王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.