内含恒温热源的圆形管道内传热数值模拟  

Heating of Sandblastwith Cylinder Thermostatic Heater: A Simulation Study

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作  者:于洋 居来提·买提肉孜[1] 李乾坤 Yu Yang;Jurat Matrozi;Li Qiankun(School of Mechanical Engineering,Xinjiang University,Urumqi 830047,China)

机构地区:[1]新疆大学机械工程学院,乌鲁木齐830047

出  处:《真空科学与技术学报》2020年第5期499-504,共6页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基  金:机械制造系统工程国家重点实验室基金项目(sklms2017012)。

摘  要:研究气固耦合喷沙医疗康复装置加热管道中,不同热源(恒温)结构、工作压力和颗粒直径对流域内沙粒传热效率的影响。基于流体动力学和传热学原理,创建三维物理模型,利用Fluent软件,对装置内部流域采用DO辐射模型、Boussinesq假设和标准k-ε方程,将加热系统中的气固耦合问题通过有限体积法进行计算。结果表明:内部热源(恒温)结构为实心圆柱时,颗粒的受热相对均匀,进出沙量占比高;通过设置5种工作压力,沙粒在工作压力为0.2 MPa时受热温度最好;颗粒直径为2 mm的沙粒,在内部热源(恒温)为实心圆柱的结构中受热最好,符合所要求的温度范围。得到最佳加热结构、进口工作压力、合适的颗粒直径和出沙量,确定出加热系统的最优方案。Heating of sandblast,in the self-developed medical sandblasting rehabilitation instrument,was empirically approximated,mathematically formulated with standard k-εturbulence equation and DO radiation model,theoretically analyzed and numerically simulated with Fluent software.The influence of the heater geometry,inlet-gas pressure and particle-size on the thermal gas-solid flow field and heat transfer efficiency was investigated for design optimization.The simulated results show that the heater geometry,gain-size and pressure all have a major impact.To be specific,the solid cylinder heater outperforms the hollow-cylinder,triple-plate and helical heaters because the comfortably warmed sandblast has a greater uniformity and a much less residual sand.When it comes to medical requirements of sandblaster,the optimized inlet-pressure and grain-size should be 0.2 MPa and 2 mm,respectively.

关 键 词:气固耦合 传热 工作压力 颗粒直径 温度分布 数值模拟 

分 类 号:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术]

 

参考文献:

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引证文献:

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