一种基于流场数值计算的气流均布方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于流场数值计算的气流均布方法，在常规喇叭口内设置梯形蜂巢结构导流栅格，气流经过导流栅格由较窄的截面通道进入宽截面通道，结合流场的数值模拟，计算获得气流流经导流栅格的流场分布，并获得各个栅格的流量分配，进而获得每个栅格通道气流量与平均流量的偏差，根据该偏差大小增加或减小梯形栅格的入口截面积，再次进行流场的数值模拟计算，经过若干次反复，可使各个栅格气体流量接近一致，从而可实现宽截面通道的流场均布。利用本发明所述一种基于流场数值计算的气流均布方法，可使目标截面上的流速偏差缩小到很低的范围，满足某些对流场均匀性要求较高的工程场合的需要，该方法具有有效性和可行性。
【专利说明】一种基于流场数值计算的气流均布方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于流场数值计算的气流均布的方法，涉及能源、环保、化工等【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当气流通道截面面积发生变化时易造成气流分布不均匀，如除雾器、湿法电除尘器等，当烟气进入除雾器或除尘器时，由于气流通道截面面积发生变化，使得气流流速发生剧烈的变化，造成喇叭口下游截面气流分布不均匀。而目前一些新开发的湿法脱硫除雾器和湿法电除尘器等烟气净化设备对气流分布的均匀性提出非常高的要求，如迎风面流速2m/s?3m/s区域的截面占整个通道截面的百分比要求达到85%以上，流场的均匀性将显著影响捕集PM2.5的效率。
[0003]在现有技术中，通常采用传统的调节手段，即在喇叭口内或喇叭口出口加装导流板或气流分布板对喇叭口下游气流的均匀性进行调节，虽然能够对气流的均匀性起到一定的调节作用，但不能达到理想的气流分布效果，无法满足当前一些新开发的控制PM2.5排放新设备的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出一种基于流场数值计算的气流均布方法，对气流分布进行调节，以改善气流分布，使其能满足高均匀度流场的要求。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种基于流场数值计算的气流均布方法，在进气喇叭口内设有梯形蜂巢结构导流栅格，梯形蜂巢结构导流栅格的上部、下部分别与进气喇叭口入口、进气喇叭口出口相连接，梯形蜂巢结构导流栅格由横向隔板与纵向隔板相互垂直交错而构成；
[0006]所述横向隔板与纵向隔板的高度由喇叭口的高度决定，横向隔板与纵向隔板的上部与喇叭口入口截面的距离有高度差，设置高度差的目的是调节过程中首先使各横向隔板(或纵向隔板)间流量一致，当各横向隔板(或纵向隔板)间的气体流量达到一致后，在调节纵向隔板(或横向隔板)间流量时减小对已经调节均匀的横向隔板(或纵向隔板)间流量的影响，所述横向隔板与纵向隔板的下部分别于与喇叭口出口截面高度保持一致；
[0007]所述横向隔板间间距与纵向隔板间间距在喇叭口出口截面处保持不变，所述横向隔板间间距与纵向隔板间间距在喇叭口入口截面处的设置，根据实际的气流均匀性要求，利用流场数值模拟计算得出的喇叭口出口横截面的气流流量分布情况进行反馈调节，所述反馈调节方法具体如下:
[0008]I)对喇叭口内部区域进行均匀分割。将喇叭口内部区域通过m个纵向隔板均分为m+1个横向区域，在m+1个横向区域内分别设置η个横向隔板，将每个横向区域又均分为η+1个纵向区域；纵向隔板与横向隔板将喇叭口内部区域均匀分割为(m+l)*(n+l)个梯形蜂巢结构导流栅格。所述m、n的取值为大于等于2的整数。同时喇叭口入口截面与出口截面也被均分为m+1条横向区域，且各横向区域又被均分为η+1个纵向区域，共计(m+1)*(η+1)块区域。所述横向与纵向隔板数量或梯形蜂巢结构导流栅格的数目的设定，是根据对流场均匀性的要求来确定的，其数目越多，可实现的均匀性越高。
[0009]2)对喇叭口出口截面流量分布进行统计。气流经过由纵向隔板和横向隔板垂直交错构成的梯形蜂巢结构导流栅格，由较窄的截面通道进入宽截面通道，利用流场的数值模拟，计算获得气流流经导流栅格的流场分布，并获得各个栅格的流量分配，得出喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)块小区域的流量分布和平均流速；
[0010]3)调节喇叭口入口截面处m+1条横向区域的面积。根据2)中喇叭口出口截面各小区域的流量分布情况，分别统计喇叭口出口截面的m+1条横向区域的流量值和平均流量，进而获得每条横向区域的气流量与平均流量的偏差，如果某条横向区域的流量大于平均流量，则减小该横向区域所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积，反之，则增大其所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积。喇叭口入口截面m+1条横向区域的面积的调节，是通过改变m个纵向隔板的上部的位置来实现的。反复此过程若干次，直到喇叭口出口截面各横向区域的流量分布趋于均匀一致，并固定好纵向隔板的位置；
[0011]4)调节喇叭口入口截面(m+l)*(n+l)块小区域的面积。再次对喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)块小区域的流量分布进行统计，进而获得每个区域气流量与平均流量的偏差，如果某个小区域的流量小于平均流量，则增大该区域所对应的喇叭口入口截面区域的面积，反之，则减小其所对应的喇叭口入口截面区域的面积。其中，喇叭口入口截面各块区域面积的调节，是通过改变各条横向区域内的η个横向隔板的上部位置，同时保持各纵向隔板位置不变来实现的。反复此过程若干次，最终可使各个栅格气流量接近一致。
[0012]作为优选，所述横向隔板与纵向隔板的上部与喇叭口入口截面的距离具体高度差值可根据喇叭口的尺寸大小确定，如取1/20至1/10喇叭口高度。
[0013]作为优选，在I)中，将9个纵向隔板的上部、下部分别对应喇叭口进口、出口的9条等分线，从而将喇叭口内部区域在横向上均分为10个区域，将各横向区域中分别设置5个横向隔板，将其上部、下部分别对应喇叭口进口、出口的各横向区域内的5条等分线，从而将每个横向区域均分为6个纵向区域。
[0014]有益效果:本发明利用计算机模拟技术，可使目标截面上的流速偏差缩小到很低的范围，因此具有有效性和可行性，能够方便有效的满足某些对于气流分布均匀性有着较高要求的设备的应用，从而使是现有技术得到进一步的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明喇叭口及其内部的梯形蜂巢导流格栅整体结构图。
[0016]图2为本发明横向隔板与纵向隔板局部结构图。
[0017]其中:1、进气喇叭口 ；2、进气喇叭口入口 ；3、进气喇叭口出口 ；4、梯形蜂巢结构导流栅格；401、横向隔板；402、纵向隔板
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0019]参见图1，本发明的一种基于流场数值计算的气流均布方法，设有进气喇叭口 1、进气喇叭口入口 2、进气喇叭口出口 3、梯形蜂巢结构导流栅格4。
[0020]所述梯形蜂巢结构导流栅格4设在进气喇叭口 I内部，所述梯形蜂巢结构导流栅格4的上部、下部分别与进气喇叭口入口 2、进气喇叭口出口 3相连接。
[0021]参见图2，梯形蜂巢结构导流栅格由横向隔板401与纵向隔板402相互垂直交错而构成。纵向隔板402将喇叭口内部区域在横向上分割为若干区域，横向隔板401又分别将各横向区域在纵向上分割为若干区域。
[0022]所述横向隔板401与纵向隔板402的高度不同，其到喇叭口入口截面的距离可以调节，其高度差值可根据喇叭口的尺寸大小确定，如取1/20至1/10喇叭口高度。所述横向隔板间间距与纵向隔板间间距在喇叭口出口截面处保持不变，所述横向隔板间间距与纵向隔板间间距在喇叭口入口截面处的设置，根据实际的气流均匀性要求，利用流场数值模拟计算得出的喇叭口出口横截面的气流流量分布进行调节，所述调节方法具体如下:
[0023]I)对喇叭口内部区域进行均匀分割。将喇叭口内部区域通过9个纵向隔板均分成10个横向区域，在10个横向区域内分别设置5个横向隔板，将每个横向区域又均分成6个纵向区域；纵向隔板与横向隔板将喇叭口内部区域均匀分割为60个梯形蜂巢结构导流栅格。同时喇叭口入口截面与出口截面也被均分为10条横向区域，且各横向区域又被均分为6个纵向区域，共计60块区域。
[0024]2)对喇叭口出口截面流量分布进行统计。气流经过由纵向隔板和横向隔板垂直交错构成的梯形蜂巢结构导流栅格，由较窄的截面通道进入宽截面通道，利用流场的数值模拟，计算获得气流流经导流栅格的流场分布，并获得各个栅格的流量分配，得出喇叭口出口截面60块小区域的流量分布和平均流速；
[0025]3)调节喇叭口入口截面处10条横向区域的面积。根据2)中喇叭口出口截面各小区域的流量分布情况，分别统计出喇叭口出口截面的10条横向区域的流量值和平均流量，进而获得每条横向区域的气流量与平均流量的偏差，如果某条横向区域的流量大于平均流量，则减小该横向区域所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积，反之，则增大其所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积。喇叭口入口截面10条横向区域的面积的调节，是通过改变9个纵向隔板的上部的位置来实现的。反复此过程若干次，直到喇叭口出口截面各横向区域的流量分布趋于均匀一致，并固定好纵向隔板的位置；
[0026]4)调节喇叭口入口截面60块小区域的面积。再次对喇叭口出口截面60块小区域的流量分布进行统计，进而获得每个区域气流量与平均流量的偏差，如果某个小区域的流量小于平均流量，则增大该区域所对应的喇叭口入口截面区域的面积，反之，则减小其所对应的喇叭口入口截面区域的面积。其中，喇叭口入口截面各块区域面积的调节，是通过改变各条横向区域内的5个横向隔板上部的位置，同时保持各纵向隔板位置不变来实现的。反复此过程若干次，最终可使各个栅格气体流量接近一致，从而可实现喇叭口出口截面的流场均布。
[0027]应当指出，本发明所述一种基于流场数值计算的气流均布方法，可使目标截面上的流速偏差缩小到很低的范围，因此具有有效性和可行性。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种基于流场数值计算的气流均布方法，其特征在于:在进气喇叭口内设有梯形蜂巢结构导流栅格，梯形蜂巢结构导流栅格的上部、下部分别与进气喇叭口入口、进气喇叭口出口相连接，梯形蜂巢结构导流栅格由横向隔板与纵向隔板相互垂直交错而构成； 所述横向隔板与纵向隔板的高度由喇叭口的高度决定，横向隔板与纵向隔板的上部到喇叭口入口截面的距离有高度差，所述横向隔板与纵向隔板的下部分别于与喇叭口出口截面高度保持一致； 所述横向隔板间间距与纵向隔板间间距在喇叭口出口截面处保持不变； 所述横向隔板间距与纵向隔板间距在喇叭口入口截面处的设置，则根据实际的气流均匀性要求，利用流场数值模拟计算得出的喇叭口出口横截面的气流流量分布情况，对喇叭口入口横截面各区域的面积进行反馈调节，所述反馈调节方法具体如下: 1)对喇叭口内部区域进行均匀分割:将喇叭口内部区域通过m个纵向隔板均分为m+1个横向区域，通过在m+1个横向区域内分别设置η个横向隔板，将每个横向区域均分为η+1个纵向区域，纵向隔板与横向隔板将喇叭口内部区域均匀分割为(m+l)*(n+l)个梯形蜂巢结构导流栅格；所述m、η的取值为大于等于2的整数；同时喇叭口入口截面与出口截面也被均分为m+1条横向区域，且各横向区域又被均分为η+1个纵向区域，共计(m+l)*(n+l)块区域；所述横向与纵向隔板数量或梯形蜂巢结构导流栅格的数目的设定，是根据对流场均匀性的要求来确定的，其数目越多，可实现的均匀性越高； 2)对喇叭口出口截面的流量分布进行统计:气流经过由纵向隔板和横向隔板垂直交错构成的梯形蜂巢结构导流栅格，由喇叭口入口窄截面通道进入喇叭口出口宽截面通道，利用流场的数值模拟，计算获得气流流经导流栅格的流场分布，并获得各个栅格的流量分配，得出喇叭口出口截面(m+l)*(n+l)块小区域的流量分布和平均流速； 3)调节喇叭口入口截面处m+1条横向区域的面积:根据2)中喇叭口出口截面各小区域的流量分布情况，分别统计喇叭口出口截面的m+1条横向区域的流量值和平均流量，进而获得每条横向区域的气流量与平均流量的偏差，如果某条横向区域的流量大于平均流量，则减小该横向区域所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积，反之，则增大其所对应的喇叭口入口截面横向区域的面积；喇叭口入口截面m+1条横向区域的面积的调节，是通过调节m个纵向隔板的上部的位置来实现的；反复此过程若干次，直到喇叭口出口截面各条横向区域的流量分布趋于均匀一致，并固定好纵向隔板的位置； 4)调节喇叭口入口截面(m+l)*(n+l)块小区域的面积:再次对喇叭口出口截面(m+1)*(η+1)块小区域的流量分布进行统计，进而获得每个区域气流量与平均流量的偏差，如果某个小区域的流量小于平均流量，则增大该区域所对应的喇叭口入口截面区域的面积，反之，则减小其所对应的喇叭口入口截面区域的面积；其中，喇叭口入口截面各块区域面积的调节，是通过调节各条横向区域内的η个横向隔板的上部的位置，同时保持各纵向隔板位置不变来实现的；反复此过程若干次，最终可使各个栅格气体流量接近一致，从而可实现喇叭口出口宽截面通道的流场均布。
2.根据权利要求1所述的一种基于流场数值计算的气流均布方法，其特征在于:所述横向隔板的上部与纵向隔板的上部到喇叭口入口截面的距离有高度差，具体高度差值根据喇叭口的尺寸大 小确定，高度差值取1/20至1/10喇叭口高度。
3.根据权利要求1所述的一种基于流场数值计算的气流均布方法，其特征在于:在步骤I)中，将9个纵向隔板的上部、下部分别对应喇叭口进口、出口的9条等分线，从而将喇叭口内部区域在横向上均分为10个区域，将各横向区域中分别设置5个横向隔板，将其上部、下部分别对应喇叭口进口、出口的各横向区域内的5条等分线，从而将每个横向区域均分 为6个纵向区域。
【文档编号】G06F19/00GK103914614SQ201410095185
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】袁竹林, 郝雅洁, 官蕾 申请人:东南大学