Введение 3
1 Обзор литературы 4
2 Физическая постановка задачи 5
3 Математическая постановка задачи 7
3.1 Решение в переменных «вихрь-функция тока» 9
3.2 Решение в переменных «скорость-давление» 12
4 Численный метод 15
5 Полученные результаты 18
6 Моделирование двухфазных течений 24
7 Траекторный метод моделирования двухфазных течений 25
8 Полученные результаты 31
Выводы 42
Список литературы 43
Сущность воздушной классификации заключается в разделении сыпучего материала за счет разных скоростей крупных и мелких частиц в воздушном потоке.
Классификаторы применяются практически в любых технологических оборудованиях, предназначенных для производства порошкообразных материалов.
Назначение воздушно-центробежных классификаторов состоит в разделении исходного порошка по крупности сыпучих материалов на две части: с содержанием мелких и крупных частиц. Размеры частиц в процессах классификации рассматриваются относительно размера фракции.
Задача классификатора заключается в максимальном извлечении из продукта помола мелких частиц в тонкий продукт, который направляют на дальнейшее технологическое использование и крупных частиц в грубый продукт, его в дальнейшем возвращают на доизмельчение.
На сегодняшний день, для реализации таких задач необходимо обладать достоверной и полной информацией о данном физическом процессе. Наиболее целесообразно использовать численное моделирование, в отличие от опытных исследований, так как во втором случае требуются большие энергетические и финансовые затраты.
В данной работе была решена система уравнений Навье-Стокса в переменных «вихрь - функция тока», а также в переменных «скорость- давление». Далее было проведено численное решение на основе неявной обобщенной схемы переменных направлений на языке Fortran с последующей проверкой на достоверность. В работе смоделировано закрученное течение в вихревой камере воздушно-центробежного аппарата при ламинарном режиме течения.
1) В ходе данной работы была проведена физическая постановка задачи для осесимметричного случая.
2) На основе системы уравнений Навье-Стокса в безразмерном виде с соответствующими граничными условиями выполнена математическая постановка задачи.
3) На языке Fortran написана программа численного решения поставленной задачи на основе неявной обобщённой схемы переменных направлений. При написании кода были использованы два метода решения: в переменных «скорость-давление», затем в переменных «вихрь-функция тока».
4) Проведены численные исследования на достоверность полученных результатов по расчетам на сеточную и итерационную сходимость численного решения. Было осуществлено сравнение численного метода с аналитическим. А также выполнено сравнение полученных результатов на основе двух подходов: решения в переменных «вихрь - функция тока» и в переменных «скорость - давление».
5) В результате проделанной работы были исследованы траектории движения твердых мелкодисперсных частиц в вихревой камере центробежного аппарата в зависимости от размера частиц, точек старта во входном сечении и от режимных параметров несущей среды (числа Рейнольдса, закрутки потока, твердых стенок).
