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荷电水雾除尘技术以其节能、环保以及高效除尘的特点而具有广阔的应用前景。本文围绕荷电液滴吸附细颗粒物的机理进行理论和数值模拟研究。研究内容包括荷电液滴对细颗粒物吸附机理的分析、荷电多相流模型的建立及单液滴和阵列式液滴群吸附细颗粒物的数值计算,为发展新型高效的荷电水雾除尘技术提供研究基础。本文的研究工作得到了国家自然科学基金的资助,主要研究工作如下: 1、阅读大量国内外相关文献,对荷电液滴捕集细颗粒物的机理进行分析。根据惯性碰撞沉积和静电沉积这两种作用机制下荷电液滴捕尘的条件,进一步分析了液滴周围流场的变化特性及液滴与细颗粒物的荷电特性。 2、建立了荷电液滴吸附细颗粒物的多相流模型。求解N-S方程获得气相的连续方程,求解牛顿方程获得颗粒相的运动方程,完成气相和颗粒相动量及质量的交换,实现双相耦合。荷电液滴吸附颗粒物的影响因素较多,针对各个参数间相互耦合的特点,将颗粒物的运动方程无量纲化,获得影响颗粒物运动特性的无量纲参数,为荷电液滴吸附细颗粒物的数值模拟研究提供理论依据。 3、对荷电单液滴吸附细颗粒物的过程进行数值模拟,深入分析了荷电液滴吸附细颗粒物的动力学特性。模拟结果表明:单液滴对细颗粒物的吸附能力主要由斯托克斯数(Stk)、库仑数(Kc)以及雷诺数(Re)数决定;液滴变形后造成流场及电场的变化对细颗粒物的沉积特性具有较大的影响。将模拟结果与文献的实验结果进行对比,当单个参数改变时,模拟和实验中液滴的吸附效率具有一致的变化趋势,验证了模型的正确性,该模型对于工程应用具有一定的指导意义。 4、通过阵列荷电液滴吸附细颗粒物的数值模拟研究,分析了阵列式分布液滴的整体数量、相邻液滴的纵向间距以及相同气液比下不同的液滴尺寸对除尘效率的影响。模拟的结果为选择合适的喷雾量和喷头分布方式以达到最佳的除尘效果和最低的耗水量提供了参考依据。