粒子反弹特性及粒子分离器性能研究

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1、中图分类号：V231.2论文编号：102870218-S047学科分类号：080702硕士学位论文粒子反弹特性及粒子分离器性能研究研究生姓名牛佳佳学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向发动机进气防护指导教师王锁芳教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonParticleReboundCharacteristicsandthePerfo

2、rmanceofParticleSeparatorAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyNiuJiajiaAdvisedbyProfessorWangSuofangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

3、研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要为了精准地探究微粒在发动机惯性粒子分离器中的运动规律，展开了颗粒撞击壁面的试验，并基于试验获得的反弹特性规律建立反弹模型，对粒子分离器内的气固两相流场进行数值仿真。设计的试验系统可实现单颗粒子撞击板面，撞击角度在10°至80°范围内变化，撞击前后的速度矢量由高速摄影

4、仪拍摄并后处理获得。试验结果证明，不规则形状颗粒的反弹特性采用平均值和偏差共同表征更为准确。切向恢复系数分布则随着撞击角度增加更加集中，法向恢复系数趋势相反。法向恢复系数呈正偏态分布。不同材料壁面的恢复系数相对分布范围主要受粗糙度影响。切/法向恢复系数分别在撞击角度接近法/切向时会超过1。采用标准k-模型及DPM模型对惯性粒子分离器内气固两相流场进行仿真，根据反弹试验结果，编写嵌入式用户自定义函数实现不同粒径颗粒的概率性反弹。数值仿真结果与文献试验结果较吻合，证明了反弹模型及仿真手段的可靠性。同时获得了反弹特性，材料以及分离器型面对粒子分离器效率的影响。结果

5、显示：法向恢复系数减小和切向恢复系数增加不利于大粒径颗粒分离效率提高，切向恢复系数过小或者法向恢复系数过大会增加颗粒在分离器内反弹次数使分离效率波动。外壳体中部型面越外扩，清除流总压恢复系数越小；主流总压恢复系数先增加后减小；AC粗尘和C级砂的分离效率均先增加后减小。中心体前端型面外扩时，主流总压恢复系数增加，清除流总压恢复系数降低。AC粗尘的分离效率下降，C级砂的分离效率先上升后下降。关键词：惯性粒子分离器，粒子反弹特性，斜撞击，数值仿真，分离效率I粒子反弹特性及粒子分离器性能研究ABSTRACTInordertoaccuratelyexplorethemo

6、tionofparticlesintheinertialparticleseparatorofanengine,theexperimentofparticleimpingingonthewallwascarriedout.Reboundmodelwasestablishedbasedonthereboundcharacteristicsobtainedbythetest,andthenumericalsimulationwascarriedout.Aself-designedexperimentalsystemcanrealizeasingleparticle

7、impactplat,forarangeofimpactanglefrom10°to80°.Thevelocityvectorsbeforeandafterimpactweremeasuredwithpicturestakenbythehighspeedcamera.Experimentresultsshowthat:It’smoreappropriatetoexpresstherestitutioncoefficientofnon-sphericalparticleswithmeanvalueandstandarddeviation.Thetangentia

8、lrestitutioncoeffic