常见工业尾气中粘性颗粒的沉积模拟研究开题报告

1. 研究目的与意义

工业尾气的处理对于能源利用效率的提高以及锅炉稳定运行起着至关重要的作用。其中粘性颗粒更是造成锅炉尾部烟道结渣并且堵塞烟道的主要原因之一，更会造成严重的经济损失。现今计算流体力学已成为目前研究流体运动、揭示流场特征的有效方法，是工程技术人员必须掌握的一门学科。本次研究将以常见工业尾气中的粘性颗粒为研究对象，采用模拟软件对粘性颗粒在管壁外的碰撞沉积过程进行数值模拟，分析碰撞颗粒与沉积体的运动特征，为工业节能减排提研究依据。

2. 国内外研究现状分析

国内研究现状：国内近年来在工业尾气的颗粒沉积模拟也取得了很大的发展。过去研究者使用结渣指数判定方法，利用实验曲线或经验式来判断煤种是否容易结渣，但这些经验式没有考虑燃烧工况对灰渣沉积的影响，预测的结果和实际偏差较大。近年来，学者们对飞灰沉积模型进行了研究。比如华中科技大学徐明厚等通过引入包含辐射与导热机理的有效热阻概念,建立了煤灰沉积的传热模型,探讨了炉内积灰、结渣对传热的影响。

国外研究现状：在对于灰渣沉积模型的应用方面。Wang等人论述了前人在煤粉灰渣预测上的成果,并阐述了自己的观点。Lee等人也进行了相关研究，其考虑了炉膛操作工况、炉膛的几何尺寸、壁面条件以及煤灰特性,与燃烧模型结合来模拟灰渣沉积的瞬时特性, 同时考察了沉积层的热物理特性对炉膛运行的影响该模型依然没有追踪煤粒向灰粒的转化过程,人为假设了一些灰粒的投入点。预测结果对输入的飞灰物理化学特性非常敏感预测的结果与3种煤的沉积实验结果符合较好,但对炉膛热流率以及温度变化的预测和实验等信息,文中没有提及,模型的准确性需要更多的实验数据来验证

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本课题的任务主要是用计算机模拟颗粒与壁面碰撞的过程和结果，如碰撞过程中的受力运动、碰撞后是沉积壁面还是弹离壁面。因此必须对于相关理论进行分析，包括力学分析、运动分析、粘弹性物性分析、能量分析（能耗分析）等，同时还必须对于粘性颗粒沉积后的沉积体形貌特征分析。

研究计划：1月16号前完成开题报告；

第二学期第1-2周学习软件并且构建论文框架；

4. 研究创新点

本设计以粘性颗粒为研究对象，分析其在流动过程中与壁面碰撞时的运动特征，通过模拟结果与相关理论分析的对比，研究粘性颗粒的沉积状态。由颗粒的运动来了解影响积灰和结渣生成的因素，见微知著。