防風抑塵網(wǎng)非均勻孔隙率的優(yōu)化研究.pdf

1、孔隙率是影響防風抑塵網(wǎng)防護性能的最重要因素，最佳孔隙率的研究是防風抑塵網(wǎng)優(yōu)化設計的重點?；谀壳把芯拷Y(jié)果中存在均勻孔隙率防風網(wǎng)抑塵效果隨料堆表面區(qū)域不同而異的規(guī)律，旨在獲得料堆表面各區(qū)域抑塵效果均佳的非均勻孔隙率分布。物料顆粒受力是導致散塵的直接因素，本文以表面剪切力作為衡量抑塵效果的主要判據(jù)，系統(tǒng)的討論不同孔隙率的影響作用，探究均勻和非均勻孔隙率時料堆周圍空氣流場運動特性和料堆表面動力學分布，計算最優(yōu)的孔隙率組合，并研究防風網(wǎng)長度對抑

2、制風蝕的影響，主要結(jié)論如下：
　?。?）利用Fluent軟件模擬均勻孔隙率防風網(wǎng)后露天料堆周圍空氣運動特性，結(jié)果表明：孔隙率決定料堆周圍流場結(jié)構(gòu)，不同孔隙率防風網(wǎng)后氣流運動狀態(tài)明顯不同，低孔隙(ε<0.3)時，大部分空氣向上繞過防風網(wǎng)，網(wǎng)前后豎向壓差較大，網(wǎng)和料堆間存在渦旋，高孔隙率(ε≥0.3)時，氣流主要以滲流形式通過防風網(wǎng)，迎風面為貼附流，料堆表面散塵規(guī)律與低孔隙率時相差較大；同時，不同孔隙率防風網(wǎng)的顯著抑塵位置不同，低孔隙

3、率(ε<0.3)時，迎風面剪切力隨孔隙率增大而減小，防護作用主要體現(xiàn)為減小料堆上部剪切力，平頂面剪切力皆小于高孔隙率工況，但孔隙率為0時，平頂面和背風面剪切力較大，抑塵效果不佳；高孔隙率(ε≥0.3)情況相反，料堆迎風面中下部揚塵受到明顯抑制，各表面剪切力均隨孔隙率增加而增大，抑塵效果隨之減弱。
　?。?）基于均勻孔隙率研究結(jié)果，設置上部(εH)為低孔隙率(ε<0.3)、下部(εL)為高孔隙率(ε?0.3)的非均勻孔隙率防風網(wǎng)，分

4、析來流風速5m/s時，6種典型非均勻孔隙率工況的速度矢量場、料堆表面相對風速、壓力、堆場不同高度相對風速和湍動能分布規(guī)律得出：網(wǎng)下部孔隙率(εL)不變，上部孔隙率(εH)由0增至0.1，網(wǎng)前后豎向壓差削減，網(wǎng)后氣流擾動減弱，流線減緩，料堆近壁面風速較小，網(wǎng)堆間渦旋的范圍和強度皆有衰減，綜合湍流結(jié)構(gòu)和料堆受力εH以0.1為佳；網(wǎng)上部孔隙率(εH)不變，下部孔隙率(εL)由0.3增至0.6時，滲流作用增強，滲流風比例增大，緊貼料堆各表面的風

5、速增加，壓差增大，揚塵加劇，εL為0.3時最優(yōu)。非均勻孔隙率為εH=0.1/εL=0.3時抑塵效果最佳。
　?。?）為驗證非均勻孔隙率防風網(wǎng)防護效果的優(yōu)越性，比較不同孔隙率時料堆各表面剪切力，結(jié)果顯示：非均勻防風網(wǎng)εH=0.1/εL=0.3對料堆表面剪切力總和為均勻網(wǎng)ε=0.1和ε=0.3的50％左右，抑塵效果最為出色；εH?0.3/εL<0.3的迎風面剪切力較εH<0.3/εL?0.3明顯增大，可達115N以上，平頂面剪切力也高

6、于εH<0.3/εL?0.3的一半以上，εH=0.1/εL=0.3工況下料堆各表面剪切力值均為最小，進一步證實εH=0.1/εL=0.3為非均勻孔隙率最佳工況。
　?。?）為全面探究防風網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性對防護效果的影響，獲取不同防風網(wǎng)長度下料堆各表面剪切力及周圍空氣的微觀動力學分布，提出三面設網(wǎng)方式，研究得出：當網(wǎng)與堆長度相同均為154m時，無論為何種孔隙率，料堆主要起塵面仍是迎風面和平頂面，但料堆側(cè)面起塵量不容小覷，網(wǎng)堆等長并不是最佳

7、的設計方案。當防風網(wǎng)長度由154m增加至204m，網(wǎng)后遮蔽區(qū)域增大，來流風影響作用減弱，平頂面剪切力變化較小，迎風面剪切力值隨之增大，背風面剪切力緩慢增加，料堆整體剪切力值顯著降低。料堆側(cè)面起塵量與網(wǎng)長度密切相關，網(wǎng)長的增加使得側(cè)面的風速降低，剪切力占比由154m時的68.0%迅速降低至24.39%。三面設網(wǎng)方式可有效削減來流風對料堆的侵蝕，使料堆各表面的剪切力占比更均衡，料堆側(cè)面起塵量大幅度削弱，占總剪切力的百分比僅為12.6%，抑塵